CN105682600A - 医疗用机械手和医疗用机械手的初始化方法 - Google Patents

医疗用机械手和医疗用机械手的初始化方法 Download PDF

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Abstract

医疗用机械手具有插入部、臂部、照射具有与臂轴线平行的光轴的激光光束(L)的光照射部、对激光光束(L)所形成的光像的轨迹进行摄像的摄像部、使臂部绕基准轴线旋转的旋转驱动马达、进行使臂部沿着基准轴线对齐的初始化控制的初始化控制部，初始化控制部具有通过对光照射部、旋转驱动马达和摄像部进行控制而取得激光光束(L)的轨迹的轨迹取得控制部、计算轨迹的直径并进行轨迹的直径的收敛判定的收敛判定部、求出使轨迹的直径更小的第1关节的驱动量并进行驱动的驱动量修正部、收敛动作控制部。

Description

医疗用机械手和医疗用机械手的初始化方法
技术领域
本发明涉及医疗用机械手和医疗用机械手的初始化方法。
本申请根据2013年10月24日在日本申请的日本特愿2013-221543号主张优先权，将其内容引用于此。
背景技术
以往，作为医疗用机械手，公知有采用了各种结构和控制方式的装置。例如，公知具有由操作者操作的主机械手和根据从主机械手发出的信号进行动作的从机械手的主从型的医疗用机械手。
作为这种医疗用机械手，公知具有如下结构：在可动臂的前端设置对处置对象部位进行处置的处置部，可动臂的基端部保持在内窥镜的前端部的通道中。
作为可动臂的结构，例如具有如下结构：通过包含变更相互邻接的臂间的角度的屈曲用关节在内的关节来连结多个臂。
关于这种医疗用机械手，例如通过内窥镜在显示部中显示前方的图像，手术医生一边观察该显示画面一边进行基于远程操作的手术。
为了容易地进行这种手术，优选针对臂部的驱动指令值、体腔内的臂部的动作量和动作方向、相对于体腔内的处置对象的位置关系相互准确地对应。
例如，在专利文献1中记载了如下的内窥镜用处置器械和内窥镜用处置器械系统：从出射部出射使用导光单元从光源引导至处置部的前端的光，作为处置部的定位用的引导光，通过引导光来确认对象部位或其周围形成的射束点的位置，并进行处置部的位置对齐。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-296379号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，上述这种现有的医疗用机械手存在以下问题。
在专利文献1所记载的技术中，通过对画面上观察到的处置部和射束点的位置进行比较参照，能够掌握针对处置部和对象部位的大致位置关系。然后，手术医生操作臂部将处置部定位到对象部位并进行处置。
此时，在手动操作中，如果处置部与对象部位的相对关系已知，则在驱动到目标位置之前，即使操作输入和动作的对应不一致，也能够进行操作。但是，在主从型的医疗用机械手的操作中，需要进行控制以使得从机械手的动作与来自主机械手的指令一致。
在不具有软性部的被插入到体内的插入部所具有的臂部的情况下，事前辨认控制参数，根据该参数进行控制，由此实现直观的操作。
但是，在具有软性部的被插入到体内的插入部所具有的臂部中，即使插入前的臂部的关节为直线状态，例如由于插入而使软性部的形状变化，由此，臂部的位置姿势也变化。由此，原点偏移，穿过软性部的动力传递部件的特性变化。因此，存在可能无法实现直观操作这样的问题。
作为由于插入后的原点偏移而引起的影响，例如，可能超过可动范围进行驱动而对关节施加负荷，或者驱动力传递线材即线可能断裂。并且，根据自由度，需要避免临界点来进行控制，但是，由于原点偏移，可能无法避免。
这种插入后的原点偏移还对医疗用机械手的操作性造成影响。例如，当从机械手的初始位置姿势不明时，由于与主机械手的初始位置姿势不一致，所以始终在偏移的状态下进行操作。其结果，存在损害直观的操作性、操作可能反而变得困难这样的问题。
本发明是鉴于上述这种问题而完成的，其目的在于，提供如下的医疗用机械手和医疗用机械手的初始化方法：在将臂部插入到体内的状态下，通过将控制开始时的位置姿势作为已知的位置姿势进行初始化，使针对臂部的操作输入和臂部的位置姿势关系对应起来，能够实现臂部的直观的操作。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的第1方式的医疗用机械手具有：
插入部，其被插入到体内；臂部，其是通过关节来连结多个臂而成的，该关节包含变更相互邻接的臂间的角度的屈曲用关节；支承部，其在所述插入部的前端部支承所述臂部；光照射部，其从配置在所述臂部中比所述屈曲用关节更靠前端的臂上的照射口照射具有与所述臂的轴线平行的光轴的光束；摄像部，其设置在所述插入部的前端部或所述支承部上，对所述光束所形成的光像的轨迹进行摄像；移动部，其具有旋转移动部和进退移动部中的至少一方，其中该旋转移动部使支承在所述支承部上的所述臂部的被支承部绕大致沿着所述插入部的长度方向的基准轴线旋转，该进退移动部使所述被支承部沿着所述基准轴线进退；以及初始化控制部，其进行形成使所述臂部的所述臂沿着所述基准轴线对齐的基准状态的初始化控制，该初始化控制部具有：轨迹取得控制部，其通过控制所述光照射部、所述移动部和所述摄像部，照射所述光束，并且移动所述臂部，取得所述轨迹；收敛判定量计算部，其根据所述轨迹计算用于判定该轨迹的收敛状态的规定的物理量；驱动量修正部，其根据由该收敛判定量计算部计算出的所述物理量对所述屈曲用关节的驱动量进行修正。
根据本发明的第2方式的医疗用机械手，在上述第1方式中，也可以是，所述医疗用机械手还具有收敛判定部，该收敛判定部在所述物理量的计算值最小的情况下判定为所述轨迹收敛。
根据本发明的第3方式的医疗用机械手，在上述第2方式中，也可以是，所述医疗用机械手还具有收敛动作控制部，该收敛动作控制部进行反复进行所述轨迹取得控制部、所述收敛判定量计算部、所述收敛判定部和所述驱动量修正部的动作的控制，直到由所述收敛判定部判定为所述轨迹收敛为止，所述驱动量修正部在由所述收敛判定部判定为所述轨迹未收敛的情况下，求出使所述物理量更小的所述屈曲用关节的驱动量，以该驱动量对所述屈曲用关节进行驱动。
根据本发明的第4方式的医疗用机械手，在上述第3方式中，也可以是，所述初始化控制部具有臂部信息存储部，该臂部信息存储部存储包含所述屈曲用关节中有无冗余关节的信息和配置有所述照射口的所述臂的轴线与所述光轴的距离即偏置量的信息在内的所述臂部的结构信息，根据所述臂部的结构信息对所述轨迹取得控制部、所述收敛判定量计算部、所述收敛判定部和所述驱动量修正部的动作进行控制。
根据本发明的第5方式的医疗用机械手，在上述第4方式中，也可以是，在支承在所述支承部上的所述臂部不具有冗余关节、且所述偏置量为0或在与所述屈曲用关节的屈曲平面垂直的方向上具有正值的情况下，所述轨迹取得控制部进行由所述旋转移动部实现的所述臂部的旋转移动或由所述进退移动部实现的所述臂部的进退移动，所述收敛动作控制部进行针对全部所述屈曲用关节反复进行所述轨迹取得控制部、所述收敛判定量计算部、所述收敛判定部和所述驱动量修正部的动作的控制。
根据本发明的第6方式的医疗用机械手，在上述第4方式中，也可以是，在所述移动部具有所述旋转移动部和所述进退移动部，并且支承在所述支承部上的所述臂部不具有冗余关节、且所述偏置量在与所述屈曲用关节的屈曲平面垂直的方向上具有正值的情况下，所述轨迹取得控制部进行由所述旋转移动部实现的所述臂部的旋转移动或由所述进退移动部实现的所述臂部的进退移动，所述收敛判定部在所述旋转移动部对所述臂部进行了旋转移动的情况下判定是否是所述物理量收敛的第1收敛状态，所述收敛判定部在所述进退移动部对所述臂部进行了进退移动的情况下判定是否是所述物理量收敛的第2收敛状态，所述收敛判定部在是所述第1收敛状态、且是所述第2收敛状态的情况下判定为所述轨迹收敛，所述收敛动作控制部进行针对全部所述屈曲用关节反复进行如下的收敛动作的控制，其中，所述收敛动作是指，针对一个所述屈曲用关节进行以下动作，直到由所述收敛判定部判定为所述轨迹收敛为止：第1收敛动作，通过所述旋转移动部进行所述臂部的旋转移动，通过所述驱动量修正部对所述屈曲用关节进行驱动，直到由所述收敛判定部判定为是所述第1收敛状态为止；以及第2收敛动作，通过所述进退移动部进行所述臂部的进退移动，通过所述驱动量修正部对所述屈曲用关节进行驱动，直到由所述收敛判定部判定为是所述第2收敛状态为止。
根据本发明的第7方式的医疗用机械手，在上述第4方式中，也可以是，在所述移动部具有所述旋转移动部和所述进退移动部，并且支承在所述支承部上的所述臂部不具有冗余关节、且所述偏置量在与所述屈曲用关节的屈曲平面平行的方向上具有正值的情况下，所述轨迹取得控制部进行由所述旋转移动部实现的所述臂部的旋转移动和由所述进退移动部实现的所述臂部的进退移动中的至少一方，所述收敛判定部在所述旋转移动部对所述臂部进行了旋转移动的情况下判定是否是所述物理量收敛的第1收敛状态，所述收敛判定部在所述进退移动部对所述臂部进行了进退移动的情况下判定是否是所述物理量收敛的第2收敛状态，所述收敛判定部在是所述第1收敛状态、且是所述第2收敛状态的情况下判定为所述轨迹收敛，所述收敛动作控制部进行针对全部所述屈曲用关节反复进行如下的收敛动作的控制，其中，所述收敛动作是指，针对一个所述屈曲用关节进行以下动作，直到由所述收敛判定部判定为所述轨迹收敛为止：第1收敛动作，进行由所述旋转移动部实现的所述臂部的旋转移动和由所述进退移动部实现的所述臂部的进退移动通过所述驱动量修正部，根据所述物理量的变化量和所述物理量的变化方向对所述屈曲用关节进行驱动，直到由所述收敛判定部判定为是所述第1收敛状态为止；以及第2收敛动作，通过所述进退移动部进行所述臂部的进退移动，通过所述驱动量修正部对所述屈曲用关节进行驱动，直到由所述收敛判定部判定为是所述第2收敛状态为止。
根据本发明的第8方式的医疗用机械手，在上述第4方式中，也可以是，在所述移动部具有所述旋转移动部和所述进退移动部，并且支承在所述支承部上的所述臂部具有冗余关节、且所述偏置量为0的情况下，所述轨迹取得控制部进行由所述旋转移动部实现的所述臂部的旋转移动或由所述进退移动部实现的所述臂部的进退移动，所述收敛判定部在所述旋转移动部对所述臂部进行了旋转移动的情况下判定是否是所述物理量收敛的第1收敛状态，所述收敛判定部在所述进退移动部对所述臂部进行了进退移动的情况下判定是否是所述物理量收敛的第2收敛状态，所述收敛判定部在是所述第1收敛状态、且是所述第2收敛状态的情况下判定为所述轨迹收敛，所述收敛动作控制部进行如下的控制：在将相互邻接的所述冗余关节中的一方称为第1冗余关节、另一方称为第2冗余关节时，进行如下的第1收敛动作：固定所述第2冗余关节的角度，通过所述旋转移动部进行所述臂部的旋转移动，以由所述驱动量修正部求出的所述第1冗余关节的驱动量对所述第1冗余关节进行驱动，直到由所述收敛判定部判定为是所述第1收敛状态为止，然后，进行如下的第2收敛动作：固定所述第1冗余关节的角度，通过所述进退移动部进行所述臂部的进退移动，以由所述驱动量修正部求出的所述第2冗余关节的驱动量对所述第2冗余关节进行驱动，直到由所述收敛判定部判定为是所述第2收敛状态为止，依次反复进行所述第1收敛动作和所述第2收敛动作，直到所述第2收敛动作时由所述收敛判定部判定为所述轨迹收敛为止。
根据本发明的第9方式的医疗用机械手，在上述第4方式中，也可以是，在所述移动部具有所述旋转移动部和所述进退移动部，并且支承在所述支承部上的所述臂部具有冗余关节、且所述偏置量为0的情况下，所述轨迹取得控制部进行由所述旋转移动部实现的所述臂部的旋转移动或由所述进退移动部实现的所述臂部的进退移动，所述收敛判定部在所述旋转移动部对所述臂部进行了旋转移动的情况下判定是否是所述物理量收敛的第1收敛状态，所述收敛判定部在所述进退移动部对所述臂部进行了进退移动的情况下判定是否是所述物理量收敛的第2收敛状态，所述收敛判定部在是所述第1收敛状态、且是所述第2收敛状态的情况下判定为所述轨迹收敛，所述收敛动作控制部进行如下的控制：在将相互邻接的所述冗余关节中的一方称为第1冗余关节、另一方称为第2冗余关节时，进行如下的平行化动作：固定所述第2冗余关节的角度，通过所述进退移动部进行所述臂部的进退移动，以由所述驱动量修正部求出的所述第1冗余关节的驱动量对所述第1冗余关节进行驱动，直到由所述收敛判定部判定为所述第2收敛状态为止，使所述光轴和所述基准轴线平行，进行如下的直线化动作：通过所述旋转移动部进行所述臂部的旋转移动，通过所述驱动量修正部求出驱动量，以该驱动量分别对所述第1冗余关节和所述第2冗余关节进行驱动，直到由所述收敛判定部判定为是所述第1收敛状态为止，其中，该驱动量是使所述第1冗余关节和所述第2冗余关节相互在相反方向上屈曲相同的角度，以使得所述光轴与所述基准轴线的距离接近且所述物理量更小的驱动量。
根据本发明的第10方式的医疗用机械手，在上述第4方式中，也可以是，在所述移动部具有所述旋转移动部和所述进退移动部，并且支承在所述支承部上的所述臂部具有冗余关节、且所述偏置量在与所述屈曲用关节的屈曲平面平行的方向上具有正值的情况下，所述轨迹取得控制部进行由所述旋转移动部实现的所述臂部的旋转移动或由所述进退移动部实现的所述臂部的进退移动，所述收敛判定部在所述旋转移动部对所述臂部进行了旋转移动的情况下判定是否是所述物理量收敛的第1收敛状态，所述收敛判定部在所述进退移动部对所述臂部进行了进退移动的情况下判定是否是所述物理量收敛的第2收敛状态，所述收敛判定部在是所述第1收敛状态、且是所述第2收敛状态的情况下判定为所述轨迹收敛，在将相互邻接的所述冗余关节中的一方称为第1冗余关节、另一方称为第2冗余关节时，所述驱动量修正部在所述光轴和所述基准轴线对齐的情况下，通过使所述光轴偏移所述偏置量，能够根据所述偏置量计算使所述第1冗余关节和所述第2冗余关节与所述基准轴线对齐的所述第1冗余关节和所述第2冗余关节的驱动量，所述收敛动作控制部进行如下的控制：进行如下的第1收敛动作：固定所述第2冗余关节的角度，通过所述旋转移动部进行所述臂部的旋转移动，以由所述驱动量修正部求出的所述第1冗余关节的驱动量对所述第1冗余关节进行驱动，直到由所述收敛判定部判定为是所述第1收敛状态为止，然后，进行如下的第2收敛动作：固定所述第1冗余关节的角度，通过所述进退移动部进行所述臂部的进退移动，以由所述驱动量修正部求出的所述第2冗余关节的驱动量对所述第2冗余关节进行驱动，直到由所述收敛判定部判定为是所述第2收敛状态为止，进行如下的光轴对齐动作：反复进行所述第1收敛动作和所述第2收敛动作，直到由所述收敛判定部判定为所述轨迹收敛为止，使所述光轴和所述基准轴线对齐，进行如下的臂轴线对齐动作：通过所述驱动量修正部，根据所述偏置量计算驱动量，以所述驱动量分别对所述第1冗余关节和所述第2冗余关节进行驱动，其中，所述驱动量是通过从所述光轴和所述基准轴线对齐的状态起使所述第1冗余关节和所述第2冗余关节相互向相反方向转动，从而使与所述第1冗余关节的前端侧连结的臂的轴线和与所述第2冗余关节的前端侧连结的臂的轴线与所述基准轴线对齐的驱动量。
根据本发明的第11方式的医疗用机械手，在上述第4方式中，也可以是，在所述移动部具有所述旋转移动部和所述进退移动部，并且支承在所述支承部上的所述臂部具有冗余关节、且所述偏置量在与所述屈曲用关节的屈曲平面平行的方向上具有正值的情况下，所述轨迹取得控制部进行由所述旋转移动部实现的所述臂部的旋转移动或由所述进退移动部实现的所述臂部的进退移动，所述收敛判定部在所述旋转移动部对所述臂部进行了旋转移动的情况下判定是否是所述物理量收敛的第1收敛状态，所述收敛判定部在所述进退移动部对所述臂部进行了进退移动的情况下判定是否是所述物理量收敛的第2收敛状态，所述收敛判定部在是所述第1收敛状态、且是所述第2收敛状态的情况下判定为所述轨迹收敛，所述收敛动作控制部进行如下的控制：在将相互邻接的所述冗余关节中的一方称为第1冗余关节、另一方称为第2冗余关节时，进行如下的平行化动作：固定所述第2冗余关节的角度，通过所述进退移动部进行所述臂部的进退移动，以由所述驱动量修正部求出的所述第1冗余关节的驱动量对所述第1冗余关节进行驱动，直到由所述收敛判定部判定为是所述第2收敛状态为止，使所述光轴和所述基准轴线平行，进行如下的光轴对齐动作：通过所述旋转移动部进行所述臂部的旋转移动，通过所述驱动量修正部求出驱动量，以该驱动量分别对所述第1冗余关节和所述第2冗余关节进行驱动，直到由所述收敛判定部判定为是所述第1收敛状态为止，使所述光轴和所述基准轴线对齐，其中，该驱动量是使所述第1冗余关节和所述第2冗余关节相互在相反方向上屈曲相同的角度，以使得所述光轴与所述基准轴线的距离接近且所述物理量更小的驱动量，所述收敛动作控制部进行如下的控制：进行如下的臂轴线对齐动作：通过所述驱动量修正部，根据所述偏置量计算驱动量，以所述驱动量分别对所述第1冗余关节和所述第2冗余关节进行驱动，其中，该驱动量是通过从所述光轴和所述基准轴线对齐的状态起使所述第1冗余关节和所述第2冗余关节相互向相反方向转动，从而使与所述第1冗余关节的前端侧连结的臂的轴线和与所述第2冗余关节的前端侧连结的臂的轴线与所述基准轴线对齐的驱动量。
根据本发明的第12方式的医疗用机械手，在上述第4方式～上述第11方式中的任意一个方式中，也可以是，所述臂部具有臂信息供给部，该臂信息供给部被设置成能够相对于用于驱动所述屈曲用关节的驱动部或所述支承部进行拆装，向所述初始化控制部传递所述结构信息。
根据本发明的第13方式的医疗用机械手，在上述第1方式～上述第12方式中的任意一个方式中，也可以是，所述物理量包含所述轨迹的直径、所述光像的偏移量、由所述轨迹包围的面积和所述轨迹的长度中的任意一方。
根据本发明的第14方式的医疗用机械手，在上述第13方式中，也可以是，在通过所述移动部进行了旋转移动的情况下，所述物理量是所述轨迹的直径，在通过所述移动部进行了进退移动的情况下，所述物理量是所述光像的偏移量。
根据本发明的第15方式的医疗用机械手，在上述第1方式～上述第14方式中的任意一个方式中，也可以是，所述初始化控制部具有空回测定控制部，该空回测定控制部从所述光照射部照射所述光束，并驱动所述屈曲用关节而使得所述屈曲用关节进行在规定的角度范围内往复的屈曲动作，根据由所述摄像部拍摄到的所述光像的位置和所述屈曲用关节的驱动指令值之间的关系，测定所述屈曲用关节的空回量，所述驱动量修正部根据所述空回量对所述驱动量进行校正。
在本发明的第16方式的医疗用机械手的初始化方法中，该医疗用机械手具有臂部，该臂部是通过关节来连结多个臂而成的，并被支承在被插入到体内的插入部的前端的支承部上，该关节包含变更相互邻接的臂间的角度的屈曲用关节，所述初始化方法具有以下步骤：轨迹取得步骤，从配置在所述臂部中比所述屈曲用关节更靠前端的臂上的照射口照射具有与所述臂的轴线平行的光轴的光束，进行使所述臂的被支承部绕大致沿着所述插入部的长度方向的基准轴线旋转的旋转移动和使所述被支承部沿着所述基准轴线进退的进退移动中的至少一方的移动，取得所述光束所形成的光像的轨迹；收敛判定量计算步骤，根据所述轨迹计算用于判定该轨迹的收敛状态的规定的物理量；以及驱动量修正步骤，根据该收敛判定量计算步骤中计算出的所述物理量，对所述屈曲用关节的驱动量进行修正。
根据本发明的第17方式的医疗用机械手的初始化方法，在上述第16方式中，也可以是，在所述收敛判定量计算步骤之后，还具有在所述物理量的计算值最小的情况下判定为所述轨迹收敛的收敛判定步骤。
根据本发明的第18方式的医疗用机械手的初始化方法，在上述第17方式中，也可以是，在所述驱动量修正步骤中，求出使所述物理量更小的所述屈曲用关节的驱动量，以该驱动量对所述屈曲用关节进行驱动，反复进行所述轨迹取得步骤、所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤和所述驱动量修正步骤，直到通过所述收敛判定步骤判定为所述轨迹收敛为止。
根据本发明的第19方式的医疗用机械手的初始化方法，在上述第18方式中，也可以是，在最初开始进行所述轨迹取得步骤之前，具有如下的动作设定步骤：取得包含所述屈曲用关节中有无冗余关节的信息和配置有所述照射口的所述臂的轴线与所述光轴的距离即偏置量的信息在内的所述臂部的结构信息，根据该臂部的结构信息设定所述轨迹取得步骤、所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤和所述驱动量修正步骤中的动作。
根据本发明的第20方式的医疗用机械手的初始化方法，在上述第18方式或上述第19方式中，也可以是，在支承在所述支承部上的所述臂部不具有冗余关节、且配置有所述照射口的所述臂的轴线与所述光轴的距离即偏置量为0或在与所述屈曲用关节的屈曲平面垂直的方向上具有正值的情况下，在所述轨迹取得步骤中，进行所述臂部的旋转移动或进退移动，针对全部所述屈曲用关节，依次反复进行所述轨迹取得步骤、所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤和所述驱动量修正步骤。
根据本发明的第21方式的医疗用机械手的初始化方法，在上述第18方式或上述第19方式中，也可以是，在支承在所述支承部上的所述臂部不具有冗余关节、且配置有所述照射口的所述臂的轴线与所述光轴的距离即偏置量在与所述屈曲用关节的屈曲平面垂直的方向上具有正值的情况下，在所述轨迹取得步骤中，进行所述臂部的旋转移动或进退移动，在所述收敛判定步骤中，在进行了使所述臂部旋转移动的所述轨迹取得步骤的情况下，判定是否是所述物理量收敛的第1收敛状态，在进行了使所述臂部进退移动的所述轨迹取得步骤的情况下，判定是否是所述物理量收敛的第2收敛状态，在是所述第1收敛状态、且是所述第2收敛状态的情况下判定为所述轨迹收敛，具有以下步骤：第1收敛步骤，具有进行所述臂部的旋转移动的所述轨迹取得步骤、所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤、直到通过该收敛判定步骤判定为是所述第1收敛状态为止进行的所述驱动量修正步骤，在通过所述收敛判定步骤判定为是所述第1收敛状态的情况下，该第1收敛步骤结束；以及第2收敛步骤，具有进行所述臂部的进退移动的所述轨迹取得步骤、所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤、直到通过所述收敛判定步骤判定为是所述第2收敛状态为止进行的所述驱动量修正步骤，在通过所述收敛判定步骤判定为是所述第2收敛状态的情况下，该第2收敛步骤结束，依次或反之进行所述第1收敛步骤、所述第2收敛步骤，在任意一个所述收敛判定步骤中判定为所述轨迹收敛的情况下结束一个屈曲用关节的初始化，针对全部所述屈曲用关节进行以上的各步骤。
根据本发明的第22方式的医疗用机械手的初始化方法，在上述第18方式或上述第19方式中，也可以是，在支承在所述支承部上的所述臂部不具有冗余关节、且配置有所述照射口的所述臂的轴线与所述光轴的距离即偏置量在与所述屈曲用关节的屈曲平面平行的方向上具有正值的情况下，在所述轨迹取得步骤中，进行所述臂部的旋转移动和进退移动中的至少一方，在所述收敛判定步骤中，在进行了使所述臂部旋转移动的所述轨迹取得步骤的情况下，判定是否是所述物理量收敛的第1收敛状态，在进行了使所述臂部进退移动的所述轨迹取得步骤的情况下，判定是否是所述物理量收敛的第2收敛状态，在是所述第1收敛状态、且是所述第2收敛状态的情况下判定为所述轨迹收敛，具有以下步骤：第1收敛步骤，具有进行所述臂部的旋转移动和进退移动的所述轨迹取得步骤、根据所述旋转移动和所述进退移动中分别取得的轨迹计算各个物理量的所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤、直到通过该收敛判定步骤判定为是所述第1收敛状态为止进行的根据所述各个物理量的变化量或变化方向对所述驱动量进行修正的所述驱动量修正步骤，在通过所述收敛判定步骤判定为是所述第1收敛状态的情况下，该第1收敛步骤结束；以及第2收敛步骤，具有进行所述臂部的进退移动的所述轨迹取得步骤、所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤、直到通过所述收敛判定步骤判定为是所述第2收敛状态为止进行的所述驱动量修正步骤，在通过所述收敛判定步骤判定为是所述第2收敛状态的情况下，该第2收敛步骤结束，依次进行所述第1收敛步骤、所述第2收敛步骤，在所述收敛判定步骤中判定为所述轨迹收敛的情况下结束一个屈曲用关节的初始化，针对全部所述屈曲用关节进行以上的各步骤。
根据本发明的第23方式的医疗用机械手的初始化方法，在上述第18方式或上述第19方式中，也可以是，在支承在所述支承部上的所述臂部具有冗余关节、且配置有所述照射口的所述臂的轴线与所述光轴的距离即偏置量为0的情况下，在所述轨迹取得步骤中，进行所述臂部的旋转移动或进退移动，在所述收敛判定步骤中，在进行了使所述臂部旋转移动的所述轨迹取得步骤的情况下，判定是否是所述物理量收敛的第1收敛状态，在进行了使所述臂部进退移动的所述轨迹取得步骤的情况下，判定是否是所述物理量收敛的第2收敛状态，在是所述第1收敛状态、且是所述第2收敛状态的情况下判定为所述轨迹收敛，在将相互邻接的所述冗余关节中的一方称为第1冗余关节、另一方称为第2冗余关节时，具有以下步骤：第1收敛步骤，具有固定所述第2冗余关节的角度而进行所述臂部的旋转移动的所述轨迹取得步骤、所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤、对所述第1冗余关节的驱动量进行修正的所述驱动量修正步骤，在通过所述收敛判定步骤判定为是所述第1收敛状态的情况下，该第1收敛步骤结束；以及第2收敛步骤，具有固定所述第1冗余关节的角度而进行所述臂部的进退移动的所述轨迹取得步骤、所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤、对所述第2冗余关节的驱动量进行修正的所述驱动量修正步骤，在通过所述收敛判定步骤判定为是所述第2收敛状态的情况下，该第2收敛步骤结束，依次反复进行所述第1收敛步骤和所述第2收敛步骤，在所述第2收敛步骤的所述收敛判定步骤中判定为所述轨迹收敛的情况下结束一组冗余关节的初始化，针对全部所述冗余关节进行以上的各步骤。
根据本发明的第24方式的医疗用机械手的初始化方法，在上述第18方式或上述第19方式中，也可以是，在支承在所述支承部上的所述臂部具有冗余关节、且配置有所述照射口的所述臂的轴线与所述光轴的距离即偏置量为0的情况下，在所述轨迹取得步骤中，进行所述臂部的旋转移动或进退移动，在所述收敛判定步骤中，在进行了使所述臂部旋转移动的所述轨迹取得步骤的情况下，判定是否是所述物理量收敛的第1收敛状态，在进行了使所述臂部进退移动的所述轨迹取得步骤的情况下，判定是否是所述物理量收敛的第2收敛状态，在是所述第1收敛状态、且是所述第2收敛状态的情况下判定为所述轨迹收敛，在将相互邻接的所述冗余关节中的一方称为第1冗余关节、另一方称为第2冗余关节时，具有以下步骤：平行化步骤，具有固定所述第2冗余关节的角度而进行所述臂部的进退移动的所述轨迹取得步骤、所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤、对所述第1冗余关节的驱动量进行修正的所述驱动量修正步骤，在通过所述收敛判定步骤判定为是所述第2收敛状态的情况下，该平行化步骤结束，使所述光轴和所述基准轴线平行；以及直线化步骤，具有进行所述臂部的旋转移动的所述轨迹取得步骤、所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤、求出驱动量并以该驱动量分别对所述第1冗余关节和所述第2冗余关节进行驱动的所述驱动量修正步骤，在通过所述收敛判定步骤判定为是所述第1收敛状态的情况下，该直线化步骤结束，其中，所述驱动量是使所述第1冗余关节和所述第2冗余关节相互在相反方向上屈曲相同的角度，以使得所述光轴与所述基准轴线的距离接近且所述物理量更小的驱动量，依次进行所述平行化步骤和所述直线化步骤，在所述收敛判定步骤中判定为所述轨迹收敛的情况下结束一组冗余关节的初始化，针对全部所述冗余关节进行以上的各步骤。
根据本发明的第25方式的医疗用机械手的初始化方法，在上述第18方式或上述第19方式中，也可以是，在支承在所述支承部上的所述臂部具有冗余关节、且配置有所述照射口的所述臂的轴线与所述光轴的距离即偏置量在与所述屈曲用关节的屈曲平面平行的方向上具有正值的情况下，在所述轨迹取得步骤中，进行所述臂部的旋转移动或进退移动，在所述收敛判定步骤中，在进行了使所述臂部旋转移动的所述轨迹取得步骤的情况下，判定是否是所述物理量收敛的第1收敛状态，在进行了使所述臂部进退移动的所述轨迹取得步骤的情况下，判定是否是所述物理量收敛的第2收敛状态，在是所述第1收敛状态、且是所述第2收敛状态的情况下判定为所述轨迹收敛，在将相互邻接的所述冗余关节中的一方称为第1冗余关节、另一方称为第2冗余关节时，具有以下步骤：第1收敛步骤，具有固定所述第2冗余关节的角度而进行所述臂部的旋转移动的所述轨迹取得步骤、所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤、对所述第1冗余关节的驱动量进行修正的所述驱动量修正步骤，在通过所述收敛判定步骤判定为是所述第1收敛状态的情况下，该第1收敛步骤结束；第2收敛步骤，具有固定所述第1冗余关节的角度而进行所述臂部的进退移动的所述轨迹取得步骤、所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤、对所述第2冗余关节的驱动量进行修正的所述驱动量修正步骤，在通过所述收敛判定步骤判定为是所述第2收敛状态的情况下，该第2收敛步骤结束；光轴对齐步骤，依次进行所述第1收敛步骤和所述第2收敛步骤，在所述收敛判定步骤中判定为所述轨迹收敛的情况下，该光轴对齐步骤结束，使所述光轴和所述基准轴线对齐；以及臂轴线对齐步骤，根据所述偏置量计算驱动量，以所述驱动量分别对所述第1冗余关节和所述第2冗余关节进行驱动，其中，所述驱动量是通过从所述光轴和所述基准轴线对齐的状态起使所述第1冗余关节和所述第2冗余关节相互向相反方向转动，从而使与所述第1冗余关节的前端侧连结的臂的轴线和与所述第2冗余关节的前端侧连结的臂的轴线与所述基准轴线对齐的驱动量，依次进行所述第1收敛步骤、所述第2收敛步骤、所述光轴对齐步骤和所述臂轴线对齐步骤，结束一组冗余关节的初始化，针对全部所述冗余关节进行以上的各步骤。
根据本发明的第26方式的医疗用机械手的初始化方法，在上述第18方式或上述第19方式中，也可以是，在所述臂部具有冗余关节、且配置有所述照射口的所述臂的轴线与所述光轴的距离即偏置量在与所述屈曲用关节的屈曲平面平行的方向上具有正值的情况下，在所述轨迹取得步骤中，进行所述臂部的旋转移动或进退移动，在所述收敛判定步骤中，在进行了使所述臂部旋转移动的所述轨迹取得步骤的情况下，判定是否是所述物理量收敛的第1收敛状态，在进行了使所述臂部进退移动的所述轨迹取得步骤的情况下，判定是否是所述物理量收敛的第2收敛状态，在是所述第1收敛状态、且是所述第2收敛状态的情况下判定为所述轨迹收敛，在将相互邻接的所述冗余关节中的一方称为第1冗余关节、另一方称为第2冗余关节时，具有以下步骤：平行化步骤，具有固定所述第2冗余关节的角度而进行所述臂部的进退移动的所述轨迹取得步骤、所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤、对所述第1冗余关节的驱动量进行修正的所述驱动量修正步骤，在通过所述收敛判定步骤判定为是所述第2收敛状态的情况下，该平行化步骤结束，使所述光轴和所述基准轴线平行；光轴对齐步骤，具有进行所述臂部的旋转移动的所述轨迹取得步骤、所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤、求出驱动量并以该驱动量分别对所述第1冗余关节和所述第2冗余关节进行驱动的所述驱动量修正步骤，在通过所述收敛判定步骤判定为是所述第1收敛状态的情况下，该光轴对齐步骤结束，使所述光轴和所述基准轴线对齐，其中，该驱动量是使所述第1冗余关节和所述第2冗余关节相互在相反方向上屈曲相同的角度，以使得所述光轴与所述基准轴线的距离接近且所述物理量更小的驱动量；以及臂轴线对齐步骤，根据所述偏置量计算驱动量，以所述驱动量分别对所述第1冗余关节和所述第2冗余关节进行驱动，其中，所述驱动量是通过从所述光轴和所述基准轴线对齐的状态起使所述第1冗余关节和所述第2冗余关节相互向相反方向转动，从而使与所述第1冗余关节的前端侧连结的臂的轴线和与所述第2冗余关节的前端侧连结的臂的轴线与所述基准轴线对齐的驱动量，依次进行所述平行化步骤、所述光轴对齐步骤和所述臂轴线对齐步骤，结束一组冗余关节的初始化，针对全部所述冗余关节进行以上的各步骤。
根据本发明的第27方式的医疗用机械手的初始化方法，在上述第16方式～上述第26方式中的任意一个方式中，也可以是，所述物理量包含所述轨迹的直径、所述光像的偏移量、由所述轨迹包围的面积和所述轨迹的长度中的任意一方。
根据本发明的第28方式的医疗用机械手的初始化方法，在上述第27方式中，也可以是，在所述轨迹取得步骤中进行了旋转移动的情况下，所述物理量是所述轨迹的直径，在所述轨迹取得步骤中进行了进退移动的情况下，所述物理量是所述光像的偏移量。
根据本发明的第29方式的医疗用机械手的初始化方法，在上述第16方式～上述第28方式中的任意一个方式中，也可以是，在最初进行的所述轨迹取得步骤之前，具有如下的空回测定步骤：从所述照射口照射所述光束，并且驱动所述屈曲用关节，使得所述屈曲用关节进行在规定角度范围内往复的屈曲动作，根据所述光像的位置和所述屈曲用关节的驱动指令值之间的关系，测定所述屈曲用关节的空回量，在所述驱动量修正步骤中，根据所述空回量对所述驱动量进行校正。
发明效果
根据上述各方式的医疗用机械手和医疗用机械手的初始化方法，从臂部照射光束并移动臂部，驱动屈曲用关节以使得光束所形成的光像的轨迹收敛，进行臂部的屈曲用关节的初始化，所以，发挥能够实现臂部的直观的操作这样的效果。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的医疗用机械手的示意性系统结构图。
图2是示出本发明的第1实施方式的医疗用机械手的主要部的结构的示意性立体图。
图3A是说明本发明的第1实施方式的医疗用机械手的光照射部的配置的示意性正面图。
图3B是说明本发明的第1实施方式的医疗用机械手的光照射部的配置的示意性平面图。
图4A是示出本发明的第1实施方式的医疗用机械手的臂部的结构的示意图。
图4B是示出本发明的第1实施方式的医疗用机械手的臂部的结构的动作说明图。
图5是示出本发明的第1实施方式的医疗用机械手的控制部的主要功能结构的功能框图。
图6是示出本发明的第1实施方式的医疗用机械手的初始化控制的功能结构的功能框图。
图7是示出本发明的第1实施方式的医疗用机械手的显示部中显示的图像的一例的示意图。
图8是示出本发明的第1实施方式的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。
图9A是示出本发明的第1实施方式的医疗用机械手的初始化方法中的光像的轨迹的例子的示意图。
图9B是示出本发明的第1实施方式的医疗用机械手的初始化方法中的光像的轨迹的例子的示意图。
图9C是示出本发明的第1实施方式的医疗用机械手的初始化方法中的光像的轨迹的例子的示意图。
图10是示出本发明的第1实施方式的医疗用机械手的初始化方法中的驱动修正步骤的流程的流程图。
图11A是示出本发明的第1实施方式的第1变形例的医疗用机械手的主要部的结构的正面观察的示意图。
图11B是示出本发明的第1实施方式的第1变形例的医疗用机械手的主要部的结构的动作说明图。
图12是示出本发明的第1实施方式的第1变形例的医疗用机械手的控制部的主要功能结构的功能框图。
图13是示出本发明的第1实施方式的第1变形例的医疗用机械手的初始化控制部的功能结构的功能框图。
图14是示出本发明的第1实施方式的第1变形例的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。
图15A是示出本发明的第1实施方式的第2变形例的医疗用机械手的主要部的结构的正面观察的示意图。
图15B是示出本发明的第1实施方式的第2变形例的医疗用机械手的主要部的结构的动作说明图。
图16是示出本发明的第1实施方式的第2变形例的医疗用机械手的控制部的主要功能结构的功能框图。
图17是示出本发明的第1实施方式的第2变形例的医疗用机械手的初始化控制的功能结构的功能框图。
图18是示出本发明的第1实施方式的第2变形例的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。
图19A是示出本发明的第1实施方式的第2变形例的医疗用机械手的初始化方法中的光像的轨迹的例子的示意图。
图19B是示出本发明的第1实施方式的第2变形例的医疗用机械手的初始化方法中的光像的轨迹的例子的示意图。
图19C是示出本发明的第1实施方式的第2变形例的医疗用机械手的初始化方法中的光像的轨迹的例子的示意图。
图20是示出本发明的第1实施方式的第2变形例的医疗用机械手的初始化方法中的驱动修正步骤的流程的流程图。
图21A是示出本发明的第2实施方式的医疗用机械手的主要部的结构的正面观察的示意图。
图21B是示出本发明的第2实施方式的医疗用机械手的主要部的结构的动作说明图。
图22A是说明本发明的第2实施方式的医疗用机械手的光照射部的配置的示意性正面图。
图22B是说明本发明的第2实施方式的医疗用机械手的光照射部的配置的示意性平面图。
图23是示出本发明的第2实施方式的医疗用机械手的控制部的主要功能结构的功能框图。
图24是示出本发明的第2实施方式的医疗用机械手的初始化控制的功能结构的功能框图。
图25A是说明本发明的第2实施方式的医疗用机械手的初始化动作的示意图。
图25B是说明本发明的第2实施方式的医疗用机械手的初始化动作的示意图。
图26是示出本发明的第2实施方式的变形例(第3变形例)的医疗用机械手的主要部的结构的正面观察的示意图。
图27A是说明本发明的第2实施方式的变形例(第3变形例)的医疗用机械手的初始化动作的一部分的示意图。
图27B是说明本发明的第2实施方式的变形例(第3变形例)的医疗用机械手的初始化动作的一部分的示意图。
图27C是说明本发明的第2实施方式的变形例(第3变形例)的医疗用机械手的初始化动作的一部分的示意图。
图28是示出本发明的第2实施方式的变形例(第3变形例)的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。
图29A是说明本发明的第2实施方式的变形例(第3变形例)的医疗用机械手的旋转移动后的驱动方向的设定方法的示意图。
图29B是说明本发明的第2实施方式的变形例(第3变形例)的医疗用机械手的旋转移动后的驱动方向的设定方法的示意图。
图29C是说明本发明的第2实施方式的变形例(第3变形例)的医疗用机械手的旋转移动后的驱动方向的设定方法的示意图。
图29D是说明本发明的第2实施方式的变形例(第3变形例)的医疗用机械手的旋转移动后的驱动方向的设定方法的示意图。
图29E是说明本发明的第2实施方式的变形例(第3变形例)的医疗用机械手的旋转移动后的驱动方向的设定方法的示意图。
图29F是说明本发明的第2实施方式的变形例(第3变形例)的医疗用机械手的旋转移动后的驱动方向的设定方法的示意图。
图30A是示出本发明的第2实施方式的变形例(第4变形例)的医疗用机械手的主要部的结构的正面观察的示意图。
图30B是示出本发明的第2实施方式的变形例(第4变形例)的医疗用机械手的主要部的结构的动作说明图。
图31是示出本发明的第2实施方式的变形例(第4变形例)的医疗用机械手的控制部的主要功能结构的功能框图。
图32是示出本发明的第2实施方式的变形例(第4变形例)的医疗用机械手的初始化控制的功能结构的功能框图。
图33是示出本发明的第2实施方式的变形例(第4变形例)的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。
图34A是说明本发明的第2实施方式的变形例(第4变形例)的医疗用机械手的初始化方法中、第1关节的收敛动作的一例的示意图。
图34B是说明本发明的第2实施方式的变形例(第4变形例)的医疗用机械手的初始化方法中、第1关节的收敛动作的一例的示意图。
图34C是说明本发明的第2实施方式的变形例(第4变形例)的医疗用机械手的初始化方法中、第1关节的收敛动作的一例的示意图。
图35A是说明本发明的第2实施方式的变形例(第4变形例)的医疗用机械手的初始化方法中、第1关节的收敛动作的一例的示意图。
图35B是说明本发明的第2实施方式的变形例(第4变形例)的医疗用机械手的初始化方法中、第1关节的收敛动作的一例的示意图。
图35C是说明本发明的第2实施方式的变形例(第4变形例)的医疗用机械手的初始化方法中、第1关节的收敛动作的一例的示意图。
图36是示出本发明的第2实施方式的变形例(第5变形例)的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。
图37是示出本发明的第3实施方式的医疗用机械手的主要部的结构的正面观察的示意图。
图38是示出本发明的第3实施方式的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。
图39A是说明本发明的第3实施方式的医疗用机械手的初始化方法的收敛动作的一例的示意图。
图39B是说明本发明的第3实施方式的医疗用机械手的初始化方法的收敛动作的一例的示意图。
图39C是说明本发明的第3实施方式的医疗用机械手的初始化方法的收敛动作的一例的示意图。
图40A是说明接着图39C的收敛动作的一例的示意图。
图40B是说明接着图39C的收敛动作的一例的示意图。
图40C是说明接着图39C的收敛动作的一例的示意图。
图41A是本发明的第3实施方式的变形例(第6变形例)的医疗用机械手的初始化方法的动作说明图。
图41B是本发明的第3实施方式的变形例(第6变形例)的医疗用机械手的初始化方法的动作说明图。
图41C是本发明的第3实施方式的变形例(第6变形例)的医疗用机械手的初始化方法的动作说明图。
图42是示出本发明的第3实施方式的变形例(第6变形例)的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。
图43A是说明本发明的第3实施方式的变形例(第6变形例)的医疗用机械手的初始化方法中、冗余关节的驱动量修正时的驱动方向的设定方法的示意图。
图43B是说明本发明的第3实施方式的变形例(第6变形例)的医疗用机械手的初始化方法中、冗余关节的驱动量修正时的驱动方向的设定方法的示意图。
图43C是说明本发明的第3实施方式的变形例(第6变形例)的医疗用机械手的初始化方法中、冗余关节的驱动量修正时的驱动方向的设定方法的示意图。
图43D是说明本发明的第3实施方式的变形例(第6变形例)的医疗用机械手的初始化方法中、冗余关节的驱动量修正时的驱动方向的设定方法的示意图。
图44A是示出本发明的第4实施方式的医疗用机械手的主要部的结构的正面观察的示意图。
图44B是示出本发明的第4实施方式的医疗用机械手的主要部的结构的动作说明图。
图45是示出本发明的第4实施方式的变形例(第7变形例)的医疗用机械手的主要部的结构的正面观察的示意图。
图46是示出本发明的第4实施方式的变形例(第7变形例)的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。
图47A是说明本发明的第4实施方式的变形例(第7变形例)的医疗用机械手的初始化动作的示意图。
图47B是说明本发明的第4实施方式的变形例(第7变形例)的医疗用机械手的初始化动作的示意图。
图47C是说明本发明的第4实施方式的变形例(第7变形例)的医疗用机械手的初始化动作的示意图。
图48是示出本发明的第4实施方式的变形例(第7变形例)的医疗用机械手初始化方法中的臂轴对齐步骤的流程的流程图。
图49是示出本发明的第4实施方式的变形例(第8变形例)的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。
图50A是说明本发明的第4实施方式的变形例(第8变形例)的医疗用机械手的初始化动作的示意图。
图50B是说明本发明的第4实施方式的变形例(第8变形例)的医疗用机械手的初始化动作的示意图。
图51A是示出本发明的第5实施方式的医疗用机械手的主要部的结构的正面观察的屈曲状态的示意图。
图51B是示出本发明的第5实施方式的医疗用机械手的主要部的结构的正面观察的对齐状态的示意图。
图52是示出本发明的第5实施方式的医疗用机械手的控制部的主要功能结构的功能框图。
图53是示出本发明的第5实施方式的医疗用机械手的初始化控制的功能结构的功能框图。
图54是示出本发明的第5实施方式的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。
图55是示出本发明的第5实施方式的变形例(第9变形例)的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。
图56A是示出本发明的第6实施方式的医疗用机械手的主要部的结构的正面观察的屈曲状态的示意图。
图56B是示出本发明的第6实施方式的医疗用机械手的主要部的结构的正面观察的对齐状态的示意图。
图57是示出本发明的第6实施方式的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。
图58是示出本发明的第6实施方式的变形例(第10变形例)的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。
图59是示出本发明的第7实施方式的医疗用机械手的初始化控制的功能结构的功能框图。
图60是示出本发明的第7实施方式的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。
图61是本发明的第7实施方式的医疗用机械手的初始化方法的动作说明图。
图62是用于说明空回(backlash)的计算方法的示意曲线图。
图63A是示出本发明的第1实施方式的变形例的医疗用机械手的初始化方法中的光像的轨迹的例子的示意图。
图63B是示出本发明的第1实施方式的变形例的医疗用机械手的初始化方法中的光像的轨迹的例子的示意图。
图64是示出本发明的各实施方式和各变形例的医疗用机械手的初始化方法中能够应用的驱动量修正步骤和收敛判定步骤的变形例(第11变形例)的流程的流程图。
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，即使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相通的说明。
[第1实施方式]
对本发明的第1实施方式的医疗用机械手进行说明。
图1是本发明的第1实施方式的医疗用机械手的示意性系统结构图。图2是示出本发明的第1实施方式的医疗用机械手的主要部的结构的示意性立体图。图3A、图3B是说明本发明的第1实施方式的医疗用机械手的光照射部的配置的示意性正面图和平面图。图4A是示出本发明的第1实施方式的医疗用机械手的臂部的结构的示意图。
图4B是本发明的第1实施方式的医疗用机械手的臂部的动作说明图。图5是示出本发明的第1实施方式的医疗用机械手的控制部的主要功能结构的功能框图。图6是示出本发明的第1实施方式的医疗用机械手的初始化控制的功能结构的功能框图。
另外，各附图是示意图，对形状和尺寸等进行夸张以使得容易观察(后面的附图也同样)。
如图1所示，本实施方式的医疗用机械手即手术支援机器人1是主从方式的内窥镜系统，其具有：操作部2，其由操作者OP操作；内窥镜4，其具有被插入到患者P的体内、例如大肠等柔软的脏器内的软性的插入部3和后述手术器具18；驱动部5，其在插入部3的基端侧进行该内窥镜4的插入部3的插入动作、插入部3的前端的弯曲动作、插入部3的扭转动作、手术器具18的驱动等的驱动；控制部6，其进行手术支援机器人1的动作控制；以及显示部7，其与控制部6电连接，以使正在操作操作部2的操作者OP能够看到的方式显示由内窥镜4取得的图像。
操作部2具有安装在操作台2a上的一对操作臂2b、2c、以及配置在地面F上的脚踏开关2d。
操作臂2b、2c具有多关节构造。操作臂2b用于对插入部3的前端的弯曲部进行弯曲操作，操作臂2c用于对设置在内窥镜4的前端的后述手术器具18(参照图2)进行操作。
脚踏开关2d具有对控制部6的控制模式进行切换的模式切换开关2e、以及用于供操作者OP输入确认指示等的确认开关2f。
在本实施方式中，作为控制模式，具有对手术器具18和内窥镜4进行操作的处置动作模式和对后述臂部8进行初始化的初始化模式。
图2示出被插入到患者P的体内即体腔C中的插入部3。
插入部3是所谓的软性的插入部，具有设置在插入方向的前端侧的前端硬质部3a(支承部)、设置在比前端硬质部3a更靠基端侧且能够通过操作部2进行弯曲操作的弯曲部3b、设置在比弯曲部3b更靠基端侧且具有挠性的挠性管部3c。
在插入部3的内部设置有以能够滑动的方式从基端到前端贯穿插入后述手术器具18的由孔部或管状部构成的通道3f。
弯曲部3b的详细结构省略图示，但是，例如具有相互以能够转动的方式连结的多个节轮和贯穿插入到节轮的内侧的操作线，该操作线的前端固定在最前端侧的节轮上，基端与驱动部5内的驱动马达等连结。
在前端硬质部3a的前端面3d设置有用于对前端硬质部3a的前方的图像进行摄像的受光窗3e，在面向受光窗3e的前端硬质部3a的内部内置有通过受光窗3e对前端硬质部3a的前方的图像进行摄像的摄像部9。
摄像部9的结构没有特别限定，但是，作为一例，采用组合了省略图示的摄像元件和例如CCD等摄像元件的结构。
摄像部9通过省略图示的布线以能够通信的方式与控制部6连接，根据控制部6的控制信号进行摄像动作，并且能够将影像信号送出到控制部6。
摄像部9的省略图示的布线贯穿插入到插入部3的内部并延伸到插入部3的基端侧，经由驱动部5贯穿插入到布线缆线6a的内部并与控制部6连接。
在前端硬质部3a中，在与受光窗3e相邻的区域形成有通道3f的前端侧的开口，与处置部16一起构成手术器具18的臂部8的前端部设置成能够向前端面3d的前方突出。
另外，通道3f是在前端硬质部3a中兼用作贯穿插入的臂部8的轴承部的硬性的圆筒孔，在弯曲部3b和挠性管部3c的内部形成为具有挠性的管状。
通道3f在前端硬质部3a中呈直线状延伸，下面，将其中心轴称为基准轴线O。
基准轴线O的方向只要是大致沿着插入部3的前端侧的长度方向(包含完全沿着的情况)的方向即可，可以采用需要的方向。在本实施方式中，作为一例，基准轴线O与前端面3d垂直，由此，与插入部3的前端侧的长度方向平行。并且，在本实施方式中，基准轴线O还与摄像部9的摄像光轴平行。因此，基准轴线O相对于摄像部9的摄像画面占据一定的位置关系。
手术器具18能够在这种通道3f内进退，例如，在将插入部3插入到体腔C中时，能够将处置部16和臂部8收纳在插入部3的内部。
下面，只要没有特别说明，则如图2所示，结合体腔C中的使用时的形态，根据处置部16和臂部8从前端面3d突出的状态下的位置关系进行说明。
处置部16是用于对处置对象进行处置的装置部分，作为臂部8的末端执行器的一例进行设置。处置部16可以根据需要而采用适当的处置器械。作为处置部16的例子，例如，可以举出由于按压活体组织而呈棒状、钩状等延伸的部件、注射针等管部件、组合了多个处置器械片的把持钳子、通过通电来切断或烧灼活体组织的部件、通过激光来切断或烧灼活体组织的激光处置器械、止血或用于拉拽组织的钳子等例子。并且，代替处置部16，作为处置以外的末端执行器，还可以设置处置对象的详细部的观察用的放大内窥镜、取得立体形状的照相机。
在本实施方式中，作为处置部16的一例，采用图3A、图3B所示的把持钳子。即，处置部16具有固定在臂部8的最前端部即臂前端13b上的支承部件16c、以及以能够转动的方式支承在支承部件16c上的处置器械片16a、16b。
在处置器械片16a、16b的基端侧连结有用于使处置器械片16a、16b的前端部进行开闭动作的、例如由线等构成的省略图示的操作部件。该操作部件贯穿插入到臂部8和插入部3的内部并与驱动部5连结。
如图4A中示意示出的那样，臂部8从支承在前端硬质部3a上的基端侧朝向前端侧具有第1臂11(臂)、与第1臂11的臂前端11b连结的第1关节12(屈曲用关节)、通过第1关节12以能够屈曲的方式与第1臂11连结的第2臂13(臂)。
在图4A、图4B中示意性地用直线描绘第1臂11，但是，第1臂11是以能够滑动的方式贯穿插入到通道3f内的筒状部件。在第1臂11中，仅臂前端11b由笔直延伸的硬性部件构成。但是，第1臂11的比臂前端11b更靠基端侧的部分具有能够沿着弯曲部3b、挠性管部3c内的通道3f的弯曲状态弯曲的挠性。
通过前端硬质部3a内的通道3f，在能够绕基准轴线O旋转的状态下支承第1臂11的臂前端11b。在图4A、图4B中，示意性地示出臂前端11b比前端面3d更向前端侧突出，但是，也可以不突出。
因此，臂前端11b沿着与基准轴线O同轴的臂轴线O11呈直线状延伸。
这样，前端硬质部3a构成在插入部3的前端部支承臂部8的支承部。
第1臂11的臂基端11a经由连结部10a以能够拆装的方式与固定在驱动部5上的旋转驱动马达10(旋转移动部、移动部)进行固定。
在臂基端11a设置有将臂部8的结构信息间接或直接传递到控制部6的臂信息供给部11c。
这里，臂部8的结构信息是后述臂部8的初始化动作所需要的臂部8的结构的信息，例如包含关节的个数、关节的种类和排列、与有无冗余关节有关的信息、后述偏置量的信息。在具有冗余关节的情况下，还包含确定与冗余关节相关的关节的信息。
偏置量的信息包含偏置大小的信息和偏置方向的信息。偏置方向还包含后述“转动轴方向偏置”和“屈曲平面方向偏置”的区分。
作为臂信息供给部11c的结构，可以举出通过凹凸部等以能够读取的方式机械地设置由结构信息自身或与臂部8的结构信息相关联的臂部8的识别编号、识别码、序列号等构成的传递码的结构；写入无线标签等中并以电磁方式传递的结构；设置转换为光学读取码的信息显示部的结构等例子。
在本实施方式中，作为一例，采用以能够读取的方式机械地设置的结构。
旋转驱动马达10是使第1臂11绕其中心轴线旋转的马达，通过省略图示的布线而与控制部6电连接。
旋转驱动马达10只要能够使第1臂11的臂基端11a至少旋转一圈即可，例如，可以构成为能够在一个方向上旋转一圈以上，也可以构成为能够在两个方向上各旋转半圈以上。
本实施方式中的旋转驱动马达10构成旋转移动部，使支承在前端硬质部3a上的臂部8的被支承部即第1臂11的臂基端11a绕大致沿着插入部3的长度方向的基准轴线O旋转。
连结部10a是以使臂轴线O11与基准轴线O同轴的方式能够拆装地连结第1臂11的臂基端11a的部件。在本实施方式中，根据上述臂信息供给部11c的结构，在第1臂11的装配时，设置根据机械的凹凸构造来读取臂部8的结构信息的传感器。读取出的结构信息通过省略图示的布线送出到控制部6。
第1关节12的结构只要是连结第1臂11的臂前端11b和第2臂13的臂基端13a的屈曲用关节即可，没有特别限定。
在本实施方式中，采用具有通过与臂基端11a的前端销结合而以能够绕第1转动轴O12转动的方式连结的旋转体的转动关节。在第1关节12的旋转体上，以与第1转动轴O12同轴的方式设置有传递来自基端侧的旋转驱动力的滑轮12a。
在滑轮12a上卷绕有从驱动部5延伸的省略图示的驱动线(驱动力传递线材)。该驱动线例如在贯穿插入到线圈护套等中的状态下环绕在插入部3(第1臂11)内，在基端侧与驱动部5(后述关节驱动马达12A)连接。因此，通过驱动部5(后述关节驱动马达12A)沿着插入部3(第1臂11)的长度方向推拉该驱动线，由此，滑轮12a和固定有滑轮12a的旋转体转动。
在设置有滑轮12a的旋转体上连结第2臂13。
第1关节12在第1臂11的臂前端11b进行连结，以使得第1转动轴O12与臂轴线O11和基准轴线O垂直。
第2臂13是沿着臂轴线O13(臂的轴线)延伸的部件，在图4A、图4B中示意性地用直线描绘，但是，在本实施方式中，作为一例，采用臂轴线O13成为中心轴线的筒状部件。
第2臂13的臂基端13a与第1关节12连结，以使得第2臂13能够以臂轴线O11与第1转动轴O12的交点为中心绕第1转动轴O12转动。
因此，通过调整第1关节12的驱动量，能够使臂轴线O13相对于臂轴线O11以同轴的位置关系对齐。
如图3A、图3B所示，在这种结构的臂部8的内部配置有光纤17a。
光纤17a的前端部的光纤端面17b(照射口)配置成，光纤轴与臂轴线O13对齐，并且，在处置部16打开的状态下在处置器械片16a、16b之间露出。
如图2所示，光纤17a的基端侧穿过臂部8和插入部3的内部并延伸到驱动部5，与设置在驱动部5的内部的激光光源17c连接。
因此，激光光源17c中产生的激光光束在光纤17a内进行导光，作为激光光束L(光束)而从光纤端面17b向前方进行照射。激光光束L的光轴OL以同轴方式与臂轴线O13对齐。
激光光束L被投影到体腔C的内壁S上时，在由摄像部9进行摄像而得到的图像中形成光像，只要能够取得该光像的中心位置、且能够取得伴随臂部8的移动而移动的光像的轨迹即可，可以是发散光束、收敛光束和平行光束中的任意一方。即，只要形成具有激光光束L的照射区域远远小于摄像范围的点径的光像即可，点径可以根据照射场所和移动目的地而变化。
在本实施方式中，作为一例，采用在光纤17a的前端部具有省略图示的会聚透镜、能够出射大致平行光束(包含平行光束的情况)的结构。当激光光束L为平行光束时，在投影到体腔C的内壁S上时，即使与内壁S之间的距离变化，光像的点径也不容易变化。并且，由于亮度降低较小，所以容易计算点中心。
根据这种结构，光纤17a和激光光源17c构成为从配置在比屈曲用关节更靠前端的臂上的照射口照射具有与该臂的轴线平行的光轴的光束的光照射部17。
这里，屈曲用关节、臂、照射口、臂的轴线、光轴和光束分别对应于第1关节12、第2臂13、光纤端面17b、臂轴线O13、光轴OL和激光光束L。
当将配置有照射口的臂的轴线与光轴的距离定义为“偏置量”时，在本实施方式中，由于臂轴线O13和光轴OL同轴，所以，偏置量为0。
并且，由于光轴OL与处置部16的把持中心一致，所以，激光光束L成为指示与处置部16的正面抵接的处置对象部位的标记。
接着，对控制部6的功能结构进行说明。
如图5所示，控制部6具有主体控制单元200和初始化控制单元201(初始化控制部)。
主体控制单元200进行基于手术支援机器人1的处置动作的控制，以能够通信的方式与摄像部9、光照射部17、关节驱动马达12A、处置部16、旋转驱动马达10、弯曲部驱动马达5A和初始化控制单元201连接。
这里，关节驱动马达12A是用于向第1关节12供给旋转驱动力的马达，弯曲部驱动马达5A是设置在驱动部5的内部并对弯曲部3b的弯曲动作进行控制的马达。关节驱动马达12A和弯曲部驱动马达5A与旋转驱动马达10一起构成驱动部5的一部分。
主体控制单元200的详细结构省略，但是，使用处置部16进行基于远程操作的处置，所以，能够对各装置部分的动作进行控制，并且能够取得各种信息。
并且，当从后述初始化控制单元201通知臂部8的初始化结束时，进行将此时的第1关节12的转动角度位置设定为驱动原点位置的控制。
主体控制单元200进行的光照射部17的控制是基于经由操作部2的操作者OP的操作的激光光束L的点亮和熄灭以及光量的控制。由此，操作者OP观察显示部7的图像中的激光光束L的射束点B(参照图2)的位置，能够确认处置对象部位和处置部16的位置关系。
主体控制单元200进行的关节驱动马达12A、旋转驱动马达10、处置部16的控制是根据经由操作部2的操作者OP的操作改变臂部8的屈曲状态而使处置部16移动或对处置部16进行开闭的控制。
初始化控制单元201是进行形成使第2臂13沿着基准轴线O对齐的基准状态的臂部8的初始化的控制的装置部分，如图6所示，具有轨迹取得控制部210、收敛判定部211(收敛判定量计算部)、轨迹存储部212、驱动量修正部213、存储部214和收敛动作控制部215。
轨迹取得控制部210通过对光照射部17、旋转驱动马达10和摄像部9进行控制，从光照射部17照射激光光束L，并且通过旋转驱动马达10对臂部8进行旋转移动，通过摄像部9进行激光光束L的光像的轨迹的摄像，通过图像处理取得光像的中心的轨迹即光像的轨迹。
通过使旋转驱动马达10旋转一圈以上，作为闭合曲线而取得光像的轨迹。
轨迹取得控制部210以能够通信的方式分别与光照射部17、旋转驱动马达10、摄像部9和收敛动作控制部215连接。
根据取得光像的轨迹的图像处理的需要，从摄像部9送来的图像存储在轨迹存储部212中，通过轨迹取得控制部210适当读出。
作为取得轨迹的图像处理，例如可以举出对光像进行取样、根据其重心取得通过点的坐标并根据这些多个通过点取得轨迹的方法；依次取得基于光像扫描的带状图像并根据与移动方向垂直的宽度的中心位置取得轨迹的方法等。
这样取得的光像的轨迹被送出到轨迹存储部212并通过轨迹存储部212进行存储。并且，根据需要生成轨迹图像，送出到显示部7并在显示部7中进行显示。
收敛判定部211根据轨迹取得控制部210取得的轨迹计算用于判定轨迹的收敛状态的物理量即轨迹的直径，进行轨迹的收敛判定，以能够通信的方式分别与摄像部9、轨迹存储部212、显示部7和收敛动作控制部215连接。
关于本实施方式中的收敛判定，在轨迹的直径为预定的判定阈值以下的情况下判定为收敛。关于判定阈值，考虑基于臂部8的制造误差的臂轴线O11、O13的对齐极限、光像的轨迹的计算误差等，预先设定为接近0的适当值。
基于收敛判定部211的收敛判定结果的信息和轨迹的直径的信息被送出到收敛动作控制部215，根据需要送出到显示部7，在显示部7中显示收敛判定结果。并且，收敛判定部211具有存储区域，能够以时间序列存储轨迹的直径的信息。
轨迹存储部212以时间序列存储由收敛判定部211进行解析后的轨迹的数据。因此，收敛判定部211能够根据需要来参照时间序列的轨迹的变化。
在由收敛判定部211判定为轨迹未收敛的情况下，驱动量修正部213根据由收敛判定部211计算出的轨迹的直径，求出使直径更小的第1关节12的驱动量，以该驱动量对第1关节12进行驱动。
驱动量修正部213以能够通信的方式分别与关节驱动马达12A、存储部214和收敛动作控制部215连接。
这里，驱动量由第1关节12的转动角和转动方向的信息构成。
计算出的驱动量以时间序列存储在存储部214中，并且，被换算为关节驱动马达12A的驱动指令值并送出到关节驱动马达12A。
驱动量的详细求解方法在后述动作说明中进行说明。
存储部214存储驱动量修正部213求出的驱动量，并且存储经由收敛动作控制部215送出的臂部8的结构信息。因此，存储部214构成存储臂部8的结构信息的臂部信息存储部。
根据臂部8的结构，本实施方式中存储的结构信息是指“屈曲用关节为一个”、“没有冗余关节”、“偏置量为0”。
在由模式切换开关2e输入了初始化模式时，收敛动作控制部215进行反复进行轨迹取得控制部210、收敛判定部211和驱动量修正部213的动作的控制，直到由收敛判定部211判定为轨迹收敛为止。
并且，在连结部10a上连结有臂部8时，收敛动作控制部215读取由臂信息供给部11c传递的臂部8的结构信息，将其存储在存储部214中。
并且，当由收敛判定部211判定为轨迹收敛时，收敛动作控制部215向主体控制单元200通知初始化结束。
收敛动作控制部215以能够通信的方式与模式切换开关2e、轨迹取得控制部210、收敛判定部211、轨迹存储部212、驱动量修正部213、臂信息供给部11c、存储部214和主体控制单元200连接。
以上说明的控制部6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构成，由此，执行进行上述控制和运算的控制程序和运算程序。
接着，以本实施方式的医疗用机械手的初始化方法为中心对手术支援机器人1的动作进行说明。
图7是示出本发明的第1实施方式的医疗用机械手的显示部中显示的图像的一例的示意图。图8是示出本发明的第1实施方式的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。图9A、图9B、图9C是示出本发明的第1实施方式的医疗用机械手的初始化方法中的光像的轨迹的例子的示意图。图10是示出本发明的第1实施方式的医疗用机械手的初始化方法中的驱动修正步骤的流程的流程图。
为了通过本实施方式的手术支援机器人1进行处置，如图1所示，例如，将内窥镜4的前端侧的插入部3插入到患者P的大肠等柔软的脏器内，与插入部3一起将手术器具18配置在体腔C内。此时，如图7所示，在显示部7中显示由摄像部9进行摄像而得到的摄像部9的前方的图像。
然后，操作者OP在进行处置之前，通过模式切换开关2e(参照图1)将手术支援机器人1的控制模式切换为初始化模式。
由此，在控制部6中，暂时停止基于主体控制单元200的控制，处置部16开放以使得不遮挡激光光束L。
在初始化控制单元201中，通过收敛动作控制部215开始进行动作控制，如下所述执行本实施方式的医疗用机械手的初始化方法，进行臂部8的初始化。
本实施方式的医疗用机械手的初始化方法具有轨迹取得步骤、收敛判定量计算步骤、收敛判定步骤和驱动量修正步骤，反复进行轨迹取得步骤、收敛判定量计算步骤、收敛判定步骤和驱动量修正步骤，直到通过收敛判定步骤判定为基于激光光束L的光像的轨迹收敛为止，由此实现本实施方式的医疗用机械手的初始化方法。
通过按照图8的流程执行图8所示的步骤S1～S5，进行这些步骤。
步骤S1是进行光照射并使臂部8旋转的步骤。
从收敛动作控制部215向轨迹取得控制部210送出控制信号，开始进行轨迹取得控制部210的控制，由此进行本步骤。
轨迹取得控制部210点亮光照射部17的激光光源17c。由此，如图7所示，从光纤端面17b沿着臂轴线O13出射激光光束L，对内壁S进行照射，在内壁S上形成点状的射束点B(光像)。
接着，轨迹取得控制部210向旋转驱动马达10送出控制信号，开始进行旋转驱动马达10的旋转。
以上，步骤S1结束。
接着，进行步骤S2。本步骤是取得光像的轨迹的步骤。
轨迹取得控制部210在使旋转驱动马达10至少旋转一圈的期间内，取得由摄像部9进行摄像而得到的图像，对该图像实施图像处理，取得轨迹。
在本步骤中，第1关节12的转动角的状态不明，第1臂11与第2臂13之间的角度也不明。因此，第1臂11和第2臂13如图4A所示成为第2臂13的臂轴线O13不与基准轴线O对齐的状态(以下称为臂部8的“屈曲状态”)，或者如图4B所示成为与基准轴线O对齐的状态(以下称为臂部8的“对齐状态”)。
在臂部8的屈曲状态下，射束点B以基准轴线O和内壁S交叉的内壁S上的点P0为中心进行旋转移动。此时，射束点B的旋转半径根据臂轴线O13相对于基准轴线O的角度θ和从第1关节12的第1转动轴O12到内壁S的距离而变化，但是，当旋转驱动马达10旋转一圈以上时，射束点B返回原来的位置，所以，如图9A所示，描绘大致圆状(包含圆的情况)的闭合曲线Q。
但是，在臂部8的对齐状态下，由于角度θ为0，所以，射束点B收敛在点P上的大致一点上(包含一点的情况)。这里，作为未完全收敛在一点上的情况，例如可以举出由于第1臂11和第2臂13的制造误差而引起的轴偏移、具有图像处理的误差等的情况等例子。
下面，设如图9A那样取得射束点B的轨迹来进行说明。
当轨迹的取得完成后，轨迹取得控制部210停止旋转驱动马达10的旋转，将闭合曲线Q的图像存储在轨迹存储部212中，根据需要显示在显示部7中。
然后，向收敛动作控制部215通知步骤S2结束。
以上，步骤S2结束。
上述步骤S1、S2构成如下的本实施方式的轨迹取得步骤：从臂部8中配置在比第1关节12更靠前端的第2臂13上的光纤端面17b照射具有与臂轴线O13平行的光轴OL的激光光束L，进行使臂的被支承部即臂基端11a绕基准轴线O旋转的旋转移动，取得基于激光光束L的射束点B的轨迹。
接着，进行步骤S3。本步骤是根据光像的轨迹计算轨迹的直径的步骤。
收敛动作控制部215向收敛判定部211送出开始取得轨迹的控制信号。
收敛判定部211从轨迹存储部212中读出由轨迹取得控制部210取得的最新的轨迹数据，通过进行图像处理，计算闭合曲线Q的直径。在本实施方式中，作为一例，计算最大直径即直径D(参照图9A)。关于计算出的直径D，将计算结果存储在收敛判定部211内的存储区域中。
轨迹的直径的计算方法没有特别限定。例如，可以计算由摄像部9进行摄像而得到的图像上的轨迹的各点彼此的距离作为像素数，将最大距离作为直径。
并且，可以根据轨迹的长度和面积，根据弧的长度和面积的公式进行计算。作为由轨迹包围的区域的面积的计算方法，可以连接图像内的光像的点列，对其边界内侧的像素数进行计数作为面积。关于轨迹的长度，可以计算构成轨迹的光像的相邻点间的距离作为像素数，通过取这些点间距离的和而作为长度。
以上，步骤S3结束。
接着，进行步骤S4。本步骤是判定步骤S3中计算出的直径是否收敛的步骤。
收敛判定部211在闭合曲线Q的直径D大于判定阈值的情况下判定为直径未收敛，将该判定结果的信息和轨迹的直径的信息送出到收敛动作控制部215，并且根据需要显示在显示部7中。
接收到通知的收敛动作控制部215结束步骤S4，转移到步骤S5。
收敛判定部211在闭合曲线Q的直径D为判定阈值以下的情况下判定为直径收敛，将该判定结果的信息和轨迹的直径的信息送出到收敛动作控制部215，并且根据需要显示在显示部7中。
接收到通知的收敛动作控制部215熄灭激光光束L，向主体控制单元200通知臂部8的初始化结束。以上，臂部8的初始化结束。
主体控制单元200将接收到初始化结束的通知时的第1关节12的转动角度位置设定为驱动原点位置。由此，当从主体控制单元200向第1关节12送出原点复原的控制信号时，再现第1臂11的臂轴线O11和第2臂13的臂轴线O13与基准轴线O对齐的基准状态。
步骤S3构成根据射束点B的轨迹计算轨迹的直径作为用于判定轨迹的收敛状态的规定的物理量的本实施方式的收敛判定量计算步骤。
步骤S4构成在收敛判定量计算步骤之后、在物理量的计算值最小的情况下判定为轨迹收敛的本实施方式的收敛判定步骤。
并且，收敛判定部211是在物理量的计算值最小的情况下判定为轨迹收敛的本实施方式的收敛判定部，并且，兼作为根据射束点B的轨迹计算轨迹的直径的本实施方式的收敛判定量计算部。
步骤S5是构成本实施方式的驱动修正步骤的步骤，通过按照图10的流程执行图10所示的步骤S11～S16来进行步骤S5。
步骤S11是存储步骤S4的判定中使用的射束点B的轨迹即闭合曲线Q作为参照轨迹的步骤。
收敛动作控制部215从轨迹存储部212中读出步骤S4的判定中使用的射束点B的轨迹即闭合曲线Q的图像数据，将其送出到驱动量修正部213，并且送出开始通过驱动量修正部213进行驱动修正步骤的控制信号。
在驱动量修正部213中，将闭合曲线Q的图像数据作为参照轨迹存储在驱动量修正部213的存储区域中。
以上，步骤S11结束。
接着，进行步骤S12。本步骤是将第1关节12的驱动量设定为尝试驱动量的步骤。
尝试驱动量预先决定一定的驱动角和一定的方向，它们存储在存储部214中。
驱动量修正部213从存储部214中读出尝试驱动量，将其设定为对关节驱动马达12A进行驱动的驱动量。
以上，步骤S12结束。
接着，进行步骤S13。本步骤是进行光照射并以所设定的驱动量对第1关节12进行驱动的步骤。
在本步骤中，由于激光光源17c处于点亮中，所以，收敛动作控制部215向驱动量修正部213送出以已设定的驱动量对第1关节12进行驱动的控制信号。此时，旋转驱动马达10的位置固定。
驱动量修正部213将与已设定的驱动量对应的驱动指令值送出到第1关节12。由此，第1关节12被驱动。
由此，第2臂13绕第1转动轴O12转动，与此相伴，激光光束L的光轴OL也转动，所以，射束点B的内壁S上的位置移动。
例如，如图9B所示，从射束点B的位置移动到射束点B1的位置。
在驱动结束后，收敛动作控制部215向轨迹取得控制部210送出用于取得来自摄像部9的图像并计算射束点B的移动位置(射束点B1的位置)的控制信号。轨迹取得控制部210计算射束点B1的位置即点P1的坐标，将其送出到收敛动作控制部215。
收敛动作控制部215将点P1的坐标送出到驱动量修正部213。
以上，步骤S14结束。
接着，进行步骤S15。本步骤是判定光像的移动位置是否是参照轨迹的内侧的步骤。
驱动量修正部213对点P1的坐标和作为参照轨迹的闭合曲线Q的坐标进行比较并进行判定。
在点P1的坐标比闭合曲线Q更靠内侧的情况下，当通过所设定的驱动量进行基于旋转驱动马达10的旋转移动时，轨迹的直径缩小，所以接近收敛。
因此，结束步骤S5，转移到图8的步骤S1，反复进行步骤S1～S5。
在点P1的坐标位于闭合曲线Q的外侧的情况下(包含位于闭合曲线Q上的情况)，当通过所设定的驱动量进行基于旋转驱动马达10的旋转移动时，轨迹的直径增大，所以远离收敛。
因此，转移到步骤S16。
在图9A的例子中，由于点P1位于闭合曲线Q的外侧，所以转移到步骤S16。
步骤S16是设定驱动量以使光像移动到参照轨迹的内侧的步骤。
驱动量修正部213求出连接射束点B1的中心点P1和闭合曲线Q的中心点P0的直线上的与闭合曲线Q之间的最短距离P1PQ(＝Δ)，设驱动量的大小为2Δ-δ(其中，0<δ<Δ)，设定驱动量，以使得射束点B1向与上次的移动方向相反的方向移动。
当以这种驱动量进行再次驱动时，射束点B1如图9B中的射束点B2那样从点P1移动到点P2，移动到闭合曲线Q的内侧。
例如，在上次的驱动中，在横穿闭合曲线Q而移动到闭合曲线Q的外部的射束点B1’的情况下，也使用距离P1’PQ’(＝Δ)，同样，容易得知移动到闭合曲线Q的内侧。
以上，步骤S16结束。
在步骤S16结束后，转移到步骤S13，反复进行步骤S13～S16。在该反复中，例如，如图9C所示，当射束点B1如射束点B2那样移动到闭合曲线Q的内侧时，在步骤S15中判定为位于闭合曲线Q的内侧，步骤S5结束，转移到图8的步骤S1。
这样，步骤S11～S16构成如下的驱动量修正步骤：在通过收敛判定步骤判定为轨迹未收敛的情况下，根据收敛判定量计算步骤中计算出的直径，求出直径更小的屈曲用关节的驱动量，以该驱动量对屈曲用关节进行驱动。
在该反复的步骤S1～S3中，如图9C所示，射束点B在闭合曲线Q的内侧描绘小径的闭合曲线Q’，闭合曲线Q’的直径缩小。
根据这种反复，第1关节12相对于基准轴线O的角度θ逐渐修正为0，所以，射束点B的轨迹的直径成为判定阈值以下，形成臂部8的对齐状态。
这样，根据本实施方式的医疗用机械手的初始化方法，在将臂部8插入到体腔C内的状态下，初始化为臂部8与基准轴线O对齐的基准状态。通过主体控制单元200在该状态下设定原点，由此，能够根据需要再现该基准状态。
在该基准状态下，由于臂部8的前端的处置部16的位置位于摄像部9的摄像范围内的一定位置，所以，在观察基于摄像部9的图像并进行臂部8的操作时，移动位置和驱动量的关系成为规定关系。因此，能够从臂部8的位置姿势已知的状态起开始进行控制，能够进行直观的操作。
即，通过从臂部8的位置姿势已知的状态起开始进行控制，在操作时的各时刻，能够根据驱动线等驱动力传递线材的变位量计算臂部8的位置姿势。由此，由于操作者得到要处理的操作臂2c的位置姿势与臂部8的位置姿势的对应关系，所以，能够进行直观的操作。
并且，能够可靠地进行操作，以使得不会将驱动线等驱动力传递线材驱动到臂部8的各关节的可屈曲角度以上，通过限制驱动线等驱动力传递线部件的驱动量以使得不会与内窥镜或其他处置器械等发生干涉，不会对臂部8的关节或驱动线施加不必要的荷重。
并且，根据本实施方式的医疗用机械手的初始化方法，即使关节自身不具有定位用的编码器，也能够进行准确的初始化。因此，能够使关节的结构实现简化、小型化。
[第1变形例]
接着，对本实施方式的第1变形例的医疗用机械手和医疗用机械手的初始化方法进行说明。
图11A、11B是示出本发明的第1实施方式的第1变形例的医疗用机械手的主要部的结构的正面观察的示意图和动作说明图。图12是示出本发明的第1实施方式的第1变形例的医疗用机械手的控制部的主要功能结构的功能框图。图13是示出本发明的第1实施方式的第1变形例的医疗用机械手的初始化控制部的功能结构的功能框图。
如图1所示，本变形例的手术支援机器人1A(医疗用机械手)代替上述第1实施方式的手术器具18、控制部6而具有手术器具18A、控制部6A。
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11A、图11B中示意地示出主要部那样，手术器具18A代替上述第1实施方式的臂部8而具有在臂部8的臂前端13b按照该顺序连结有第2关节14(屈曲用关节)和第3臂15(臂)的臂部28。
在本变形例中，如图3A、图3B所示，臂部8的处置部16和光纤端面17b以与上述第1实施方式相同的位置关系移动到第3臂15的臂前端15b。
如图11A、图11B所示，第2关节14是具有绕第2转动轴O14转动的旋转体的转动关节。在第2关节14的旋转体上，以与第2转动轴O14同轴的方式设置有传递来自基端侧的旋转驱动力的滑轮14a(参照图11B)。
在滑轮14a上卷绕有从驱动部5延伸并经由第1臂11、第1关节12、第2臂13贯穿插入的省略图示的驱动线(驱动力传递线材)。
该驱动线例如在贯穿插入到线圈护套等中的状态下环绕在插入部3(第1臂11)内，在基端侧与驱动部5(后述关节驱动马达14A)连接。因此，通过驱动部5(后述关节驱动马达14A)沿着插入部3(第1臂11)的长度方向推拉该驱动线，由此，滑轮14a和固定有滑轮14a的旋转体转动。
在设置有滑轮14a的旋转体上连结第3臂15。
但是，如图11B所示，第2关节14以与基准轴线O和第1转动轴O12垂直的位置关系在第2臂13的臂前端13b进行连结。因此，第1关节12和第2关节14相互不具有冗余关系。
第3臂15是沿着臂轴线O15(臂的轴线)延伸的部件，在本实施方式中，作为一例，采用臂轴线O15成为中心轴线的筒状部件。
第3臂15的臂基端15a与第2关节14连结，以使得第3臂15能够以臂轴线O13与第2转动轴O14的交点为中心绕第2转动轴O14转动。
因此，通过调整第2关节14的驱动量，能够使臂轴线O15相对于臂轴线O13以同轴的位置关系对齐。
如图3A、图3B所示，本变形例的光纤17a、处置部16以与上述第1实施方式中的第2臂13的臂前端13b中的光纤17a、处置部16相同的位置关系设置在第3臂15的臂前端15b上。
根据这种臂部28的结构，本变形例的臂信息供给部11c传递“屈曲用关节为2个”、“没有冗余关节”、“偏置量为0”这样的臂部28的结构信息。
如图12所示，控制部6A与上述第1实施方式的控制部6的不同之处在于，代替上述第1实施方式的初始化控制单元201而具有初始化控制单元201A(初始化控制部)，并且，主体控制单元200与关节驱动马达14A连接，还能够进行关节驱动马达14A的驱动。
这里，关节驱动马达14A是用于向第2关节14供给旋转驱动力的马达，与关节驱动马达12A同样，设置在驱动部5的内部，构成驱动部5的一部分。
如图13所示，初始化控制单元201A与上述第1实施方式的初始化控制单元201的不同之处在于，代替上述第1实施方式的收敛动作控制部215、收敛判定部211而具有收敛动作控制部215A、收敛判定部211A(收敛判定量计算部)，并且，驱动量修正部213与关节驱动马达14A连接，还能够对关节驱动马达14A的驱动量进行修正。
收敛动作控制部215A、收敛判定部211A进行的控制在动作说明中进行说明。
接着，以本变形例的医疗用机械手的初始化方法为中心对手术支援机器人1A的动作进行说明。
图14是示出本发明的第1实施方式的第1变形例的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。
上述第1实施方式的手术支援机器人1具有仅具有第1关节12的臂部8，与此相对，本变形例的手术支援机器人1A的不同之处在于，臂部28具有第1关节12、第2关节14，由此，臂部28能够向相互垂直的2轴方向屈曲。因此，以与上述第1实施方式的不同之处为中心对臂部28中的初始化方法进行说明。
与上述第1实施方式同样，本变形例的医疗用机械手的初始化方法具有轨迹取得步骤、收敛判定量计算步骤、收敛判定步骤和驱动量修正步骤，反复进行轨迹取得步骤、收敛判定步骤和驱动量修正步骤，直到通过收敛判定步骤判定为基于激光光束L的光像的轨迹收敛为止，由此实现本变形例的医疗用机械手的初始化方法。
通过按照图14的流程执行图14所示的步骤S21～S30，进行这些步骤。
步骤S21～S25是如下的步骤：固定第2关节14的驱动量，与上述第1实施方式同样对第1关节12的驱动量进行修正，由此使臂轴线O13与基准轴线O对齐。
如图11B所示，在通过第2关节14使第2臂13和第3臂15屈曲的情况下，如图11A所示，从沿着第1转动轴O12的方向观察，臂轴线O13、O15也在一条直线上对齐。因此，只要固定第2关节14的驱动量，在使旋转驱动马达10旋转时，射束点B就在内壁S上描绘闭合曲线来进行旋转。
因此，通过进行与上述第1实施方式相同的步骤，能够使从沿着第1转动轴O12的方向观察的臂轴线O11、O13、O15对齐。
步骤S21、S22是与上述第1实施方式的步骤S1、S2相同的步骤，构成本变形例的轨迹取得步骤。
除了由收敛判定部211A进行这点以外，步骤S23是与上述第1实施方式的步骤S3相同的步骤。
步骤S24是判定步骤S23中计算出的直径是否收敛的步骤。
但是，在本变形例中，当臂轴线O15相对于臂轴线O13屈曲时，从沿着第1转动轴O12的方向观察，即使臂轴线O13、O15对齐，射束点B的轨迹也描绘以点P0为中心的闭合曲线。由于该闭合曲线的直径依赖于第2关节14的角度而变化，所以，在直径的绝对值中无法判定收敛。
作为判定阈值，收敛判定部211A不具有与直径的绝对值有关的判定阈值，而具有与直径的变化幅度有关的判定阈值。或者，由于驱动臂关节以使得射束点B位于轨迹的闭合曲线内时的驱动量伴随收敛而减小，所以，具有针对该驱动量的判定阈值。
然后，收敛判定部211A对步骤S23中与上述第1实施方式同样计算出的闭合曲线Q的直径D和存储在存储区域中的最近的值进行比较，计算直径的变化量，对该变化量和判定阈值进行比较。最近的值可以是一个，但是，为了更加可靠地判定收敛，也可以使用2个以上的值。
在直径的变化量大于判定阈值的情况下，判定为直径未收敛，将该判定结果信息和轨迹的直径的信息送出到收敛动作控制部215A，并且，根据需要显示在显示部7中。
接收到通知的收敛动作控制部215结束步骤S24，转移到步骤S25。
收敛判定部211A在直径的变化量为判定阈值以下的情况下判定为直径收敛，将该判定结果信息和轨迹的直径的信息送出到收敛动作控制部215A，并且，根据需要显示在显示部7中。
根据这种收敛判定部211A，在闭合曲线Q的直径D收敛在一定值的情况下，在收敛在点P0的一点上的情况下，均能够判定收敛状态。
接收到通知的收敛动作控制部215A转移到步骤S25。
步骤S23、S24分别构成本变形例的收敛判定量计算步骤、收敛判定步骤。
步骤S25是与上述第1实施方式的步骤S5相同的步骤，固定第2关节14的驱动量，对第1关节12的驱动量进行修正，由此进行步骤S25。具体而言，执行图10的步骤S11～S16。
本步骤构成本变形例的驱动修正步骤。
这样，进行步骤S21～S25，当通过步骤S24判定为直径收敛时，成为臂轴线O11、O13在基准轴线O上对齐的位置关系。
步骤S26～S30是如下的步骤：固定第1关节12的驱动量，与上述第1实施方式同样地对第2关节14的驱动量进行修正，由此，使臂轴线O15与已经与基准轴线O对齐的臂轴线O13对齐。
在通过第2关节14使第2臂13和第3臂15屈曲的情况下，当臂轴线O13与基准轴线O对齐时，从沿着第1转动轴O12的方向观察，臂轴线O15也与基准轴线O对齐。但是，如图11B所示，当从沿着第2转动轴O14的方向观察时，臂轴线O15相对于臂轴线O13屈曲。因此，只要固定第1关节12的驱动量，在使旋转驱动马达10旋转时，根据具有这种屈曲的第2关节14的角度，射束点B也在内壁S上描绘闭合曲线来进行旋转。
已经与基准轴线O对齐的臂轴线O11、O13视为与一条臂的轴线相同，所以，通过进行与上述第1实施方式相同的步骤，能够使臂轴线O11、O13、O15对齐。
步骤S26、S27是与上述第1实施方式的步骤S1、S2相同的步骤，构成本变形例的轨迹取得步骤。
除了由收敛判定部211A进行这点以外，步骤S28是与上述第1实施方式的步骤S3相同的步骤。
步骤S29是判定步骤S28中计算出的直径是否收敛的步骤，除了由收敛判定部211A进行这点、以及在判定为未收敛的情况下转移到步骤S30这点以外，是与上述第1实施方式的步骤S4相同的步骤。
步骤S28、S29分别构成本变形例的收敛判定量计算步骤、收敛判定步骤。
步骤S30是与上述第1实施方式的步骤S5相同的步骤，固定第1关节12的驱动量，对第2关节14的驱动量进行修正，由此进行步骤S30。具体而言，执行图10的步骤S11～S16。
本步骤构成本变形例的驱动修正步骤。
这样，通过进行步骤S26～S30，臂轴线O11、O13、O15在基准轴线O上对齐。
以上，本变形例的医疗用机械手的初始化方法结束。
根据本变形例的手术支援机器人1A，如上所述，由于能够对臂部28进行初始化，所以，能够从臂部28的位置姿势已知的状态起开始进行控制，能够进行直观的操作。
本变形例成为示出如下情况的例子：在不具有冗余关节、偏置量为0的情况下，即使具有多个屈曲用关节，仅通过基于旋转驱动马达10的臂部28的旋转移动就能够进行初始化。
[第2变形例]
接着，对本实施方式的第2变形例的医疗用机械手和医疗用机械手的初始化方法进行说明。
图15A、15B是示出本发明的第1实施方式的第2变形例的医疗用机械手的主要部的结构的正面观察的示意图和动作说明图。图16是示出本发明的第1实施方式的第2变形例的医疗用机械手的控制部的主要功能结构的功能框图。
如图1所示，本变形例的手术支援机器人1B(医疗用机械手)代替上述第1实施方式的手术器具18、控制部6而具有手术器具18B、控制部6B。
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15A、图15B中示意地示出主要部那样，手术器具18B代替上述第1实施方式的驱动部5的旋转驱动马达10而具有进退驱动马达30(进退移动部、移动部)。
进退驱动马达30是根据控制信号在其轴方向上对进退轴30b进行进退驱动的马达。进退轴30b的前端部经由与上述第1实施方式相同的连结部10a而与第1臂11的臂基端11a连结。
由此，当对进退驱动马达30进行驱动时，第1臂11整体沿着通道3f进退移动。其结果，第1臂11的臂前端11b沿着前端硬质部3a中的通道3f的基准轴线O进退。
因此，本变形例中的第1臂11的臂前端11b以能够在基准轴线O上进退的方式支承在前端硬质部3a上。在该进退移动时，第1臂11的臂轴线O11也与基准轴线O同轴配置。
本变形例中的进退驱动马达30构成使支承在前端硬质部3a上的臂部8的被支承部即第1臂11的臂基端11a在大致沿着插入部3的长度方向的基准轴线O上进退的进退移动部。
如图16所示，控制部6B与上述第1实施方式的控制部6的不同之处在于，代替上述第1实施方式的初始化控制单元201而具有初始化控制单元201B，并且，主体控制单元200与进退驱动马达30连接，还能够进行进退驱动马达30的驱动。
如图17所示，初始化控制单元201B与上述第1实施方式的初始化控制单元201的不同之处在于，代替上述第1实施方式的收敛动作控制部215、收敛判定部211、驱动量修正部213而具有收敛动作控制部215B、收敛判定部211B(收敛判定量计算部)、驱动量修正部213B。
收敛动作控制部215B、收敛判定部211B、驱动量修正部213B进行的控制在动作说明中进行说明。
接着，以本变形例的医疗用机械手的初始化方法为中心对手术支援机器人1B的动作进行说明。
图18是示出本发明的第1实施方式的第2变形例的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。图19A、图19B、图19C是示出本发明的第1实施方式的第2变形例的医疗用机械手的初始化方法中的光像的轨迹的例子的示意图。图20是示出本发明的第1实施方式的第2变形例的医疗用机械手的初始化方法中的驱动修正步骤的流程的流程图。
在初始化动作中，上述第1实施方式的手术支援机器人1进行基于旋转驱动马达10的旋转移动，与此相对，本变形例的手术支援机器人1B的不同之处仅在于进行基于进退驱动马达30的进退移动。因此，以与上述第1实施方式的不同之处为中心对臂部8中的初始化方法进行说明。
与上述第1实施方式同样，本变形例的医疗用机械手的初始化方法具有轨迹取得步骤、收敛判定量计算步骤、收敛判定步骤和驱动量修正步骤，反复进行轨迹取得步骤、收敛判定步骤和驱动量修正步骤，直到通过收敛判定步骤判定为基于激光光束L的光像的轨迹收敛为止，由此实现本变形例的医疗用机械手的初始化方法。
通过按照图18的流程执行图18所示的步骤S31～S35，进行这些步骤。
步骤S31是进行光照射并使臂部8进退的步骤。
从收敛动作控制部215B向轨迹取得控制部210B送出控制信号，开始进行轨迹取得控制部210B的控制，由此进行本步骤。
与上述第1实施方式同样，轨迹取得控制部210B点亮光照射部17的激光光源17c。
接着，轨迹取得控制部210B向进退驱动马达30送出控制信号，开始进行进退驱动马达30的驱动，以使得进退轴30b在预定的方向上移动规定距离。
以上，步骤S31结束。
接着，进行步骤S32。本步骤是取得光像的轨迹的步骤。
轨迹取得控制部210B在通过步骤S31使臂部8移动的期间内，取得由摄像部9进行摄像而得到的图像，对该图像实施图像处理，取得轨迹。。
关于轨迹的取得方法，在本变形例中，不同之处在于轨迹成为大致直线状，但是，也可以采用与上述第1实施方式的轨迹取得控制部210相同的取得方法。
在本步骤中，第1关节12的转动角的状态不明，第1臂11与第2臂13之间的角度也不明。例如，如图15A所示，设为处于臂轴线O13相对于基准轴线O呈角度θ屈曲的状态。
在这种臂部8的屈曲状态下，如图19A所示，射束点B被投影到在摄像部9的画面上从内壁S上的点P0向上方分离的点y0的位置。该情况下，如图15B所示，当使进退轴30b进入内壁S侧时，射束点B如射束点B1那样接近点P0。
该情况下，通过轨迹取得控制部210B，如图19B所示，取得从点y0朝向点y1、从上方朝向下方的直线状的轨迹Q1。
下面，作为一例，说明了使进退轴30b前进的情况下的例子，但是，在使进退轴30b后退的情况下，由于射束点B向相反方向移动，所以，相反地改读全部方向即可。
当轨迹的取得完成后，轨迹取得控制部210B将轨迹Q1存储在轨迹存储部212中，根据需要显示在显示部7中。
然后，向收敛动作控制部215B通知步骤S32结束。
以上，步骤S32结束。
上述步骤S31、S32构成如下的本变形例的轨迹取得步骤：从配置在臂部8中比第1关节12更靠前端的第2臂13上的光纤端面17b照射具有与臂轴线O13平行的光轴OL的激光光束L，进行使臂的被支承部即臂基端11a沿着基准轴线O进退的进退移动，取得基于激光光束L的射束点B的轨迹。
接着，进行步骤S33。本步骤是根据光像的轨迹计算用于判定轨迹的收敛状态的物理量即轨迹的光像的偏移量的步骤。
收敛动作控制部215B向收敛判定部211B送出开始取得轨迹的控制信号。
收敛判定部211B从轨迹存储部212中读出由轨迹取得控制部210B取得的最新的轨迹，通过进行图像处理，求出轨迹Q1的长度d(参照图19B)作为光像的偏移量的大小。
关于光像的偏移量，用图像上的像素单位的坐标表示移动前后的光像的中心位置，计算其距离即可。
计算出的长度d与射束点B的移动方向一起存储在收敛判定部211内的存储区域中。
以上，步骤S33结束。
接着，进行步骤S34。本步骤是判定步骤S33中计算出的偏移量是否收敛的步骤。
当臂轴线O13与基准轴线O对齐时，如图19C所示，与进退量无关，移动量d为0。
因此，收敛判定部211B在射束点B的偏移量的大小即长度d为预定的判定阈值以下的情况下判定为收敛。关于判定阈值，考虑基于臂部8的制造误差的臂轴线O11、O13的对齐极限、光像的轨迹的计算误差等，预先设定为接近0的适当值。
收敛判定部211B在轨迹Q1的长度d大于判定阈值的情况下判定为偏移量未收敛，将该判定结果的信息和偏移量的大小的信息送出到收敛动作控制部215B，并且根据需要显示在显示部7中。
接收到通知的收敛动作控制部215B结束步骤S34，转移到步骤S35。
收敛判定部211B在轨迹Q1的长度d为判定阈值以下的情况下判定为偏移量收敛，将该判定结果的信息和轨迹的直径的信息送出到收敛动作控制部215，并且根据需要显示在显示部7中。
接收到通知的收敛动作控制部215B熄灭激光光束L，向主体控制单元200通知臂部8的初始化结束。以上，臂部8的初始化结束。
主体控制单元200将接收到初始化结束的通知时的第1关节12的转动角度位置设定为驱动原点位置。由此，当从主体控制单元200向第1关节12送出原点复原的控制信号时，再现第1臂11的臂轴线O11和第2臂13的臂轴线O13与基准轴线O对齐的基准状态。
步骤S33构成根据射束点B的轨迹计算光像的偏移量作为用于判定轨迹的收敛状态的规定的物理量的本变形例的收敛判定量计算步骤。
步骤S34构成在收敛判定量计算步骤之后、在物理量的计算值最小的情况下判定为轨迹收敛的本变形例的收敛判定步骤。
步骤S35是构成本变形例的驱动修正步骤的步骤，通过按照图20的流程执行图20所示的步骤S41～S43来进行步骤S35。
步骤S41是根据步骤S32中取得光像的轨迹时的光像的偏移方向来设定驱动方向的步骤。
驱动量修正部213B根据由收敛判定部211B计算出的射束点B的偏移量，设定第1关节12的驱动方向。
例如，可知从轨迹Q1起，伴随基于进退驱动马达30的移动，如图19B所示，当射束点B从点y0朝向点y1、从上方朝向下方偏移长度d时，如图15B所示，处于臂轴线O13以第1转动轴O12为中心绕图15B的图示逆时针方向转动的状态。因此，可知第1关节12的驱动方向与射束点B的移动方向一致，是图15B的图示顺时针方向。
以上，步骤S41结束。
接着，进行步骤S42。本步骤是设定驱动量的大小的步骤。
第1关节12的驱动量的大小设定为比取得轨迹Q1时的驱动量的大小更小的大小。例如，设为从取得轨迹Q1时的驱动量的大小减去规定量而得到的大小、或者对取得轨迹Q1时的驱动量的大小乘以小于1的系数而得到的大小。
以上，步骤S42结束。
接着，进行步骤S43。本步骤是以步骤S42中设定的驱动量对第1关节12进行驱动的步骤。
驱动量修正部213B将与已设定的驱动量对应的驱动指令值送出到第1关节12。由此，第1关节12被驱动。
例如，如图19B所示，位于点y1的射束点B1移动到更接近点P0的点y2(参照图19B的射束点B2)。
以上，步骤S43结束。由此，步骤S35结束，转移到图18的步骤S31。
这样，通过反复进行步骤S31～S35，第2臂13的臂轴线O13相对于基准轴线O的角度θ逐渐修正为0，所以，射束点B的偏移量成为判定阈值以下，形成臂部8的对齐状态。
根据本变形例的手术支援机器人1B，如上所述，由于能够对臂部8进行初始化，所以，能够从臂部28的位置姿势已知的状态起开始进行控制，能够进行直观的操作。
本变形例成为示出如下情况的例子：在不具有冗余关节、偏置量为0的情况下，仅通过基于进退驱动马达30实现的臂部8的进退移动就能够进行初始化。
[第2实施方式]
接着，对本发明的第2实施方式的医疗用机械手和医疗用机械手的初始化方法进行说明。
图21A、21B是示出本发明的第2实施方式的医疗用机械手的主要部的结构的正面观察的示意图和动作说明图。图22A、图22B是说明本发明的第2实施方式的医疗用机械手的光照射部的配置的示意性正面图和平面图。图23是示出本发明的第2实施方式的医疗用机械手的控制部的主要功能结构的功能框图。图24是示出本发明的第2实施方式的医疗用机械手的初始化控制的功能结构的功能框图。
如图1所示，本变形例的手术支援机器人1C(医疗用机械手)代替上述第1实施方式的手术器具18、控制部6而具有手术器具18C、控制部6C。
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21A、图21B中示意地示出主要部那样，手术器具18C代替上述第1实施方式的旋转驱动马达10、臂部8而具有移动部40、臂部48。
移动部40具有：旋转驱动马达40A(旋转移动部)，其具有移动轴40b，进行使移动轴40b绕其中心轴线旋转的旋转移动；以及进退驱动马达40B(进退移动部)，其进行沿着中心轴线进退的进退移动。
在移动轴40b的前端部设置有与上述第1实施方式相同的连结部10a。
因此，通过在连结部10a上连结第1臂11的臂基端11a，能够进行第1臂11的旋转移动和进退移动中的至少一方的移动。伴随这些移动，第1臂11的臂前端11b进行绕基准轴线O的旋转移动和沿着基准轴线O的进退移动中的至少一方。
这样，本变形例中的第1臂11的臂前端11b以能够绕基准轴线O旋转、且能够在基准轴线O上进退的方式支承在前端硬质部3a上。第1臂11的臂轴线O11与基准轴线O同轴配置。
臂部48代替上述第1实施方式的臂部8的第2臂13而具有第2臂43(臂)。
第2臂43与第2臂13的不同之处仅在于，代替第2臂13的臂前端13b而具有使光纤端面17b平行移动距离h(其中h>0)来进行配置的臂前端43b。
如图22A、图22B所示，光纤端面17b的光轴OL在与处置部16的开闭方向(参照图22A中的箭头)垂直的方向上从臂轴线O13平行移动距离h。因此，臂部48中的偏置量为h。
如图21A、图21B所示，偏置方向成为沿着最接近第2臂43的基端侧的屈曲用关节即第1关节12的第1转动轴O12的方向。
这样，例如在由于处置部16的构造或形状等而无法在臂轴线O13上配置光纤端面17b的情况下，相对于臂轴线O13偏置配置光轴OL的结构是优选的结构。
下面，将这种使光轴OL在沿着第1关节12的第1转动轴O12的方向上偏置的情况称为“转动轴方向偏置”。
与此相对，将在与第1转动轴O12垂直的方向上偏置的情况、即在沿着通过臂轴线O13的屈曲运动而扫过的平面(下面称为“屈曲平面”)的方向(与屈曲平面平行的方向)上偏置的情况称为“屈曲平面方向偏置”。
当使用该屈曲平面这样的用语时，转动轴方向偏置同义于在与第1关节12的屈曲平面垂直的方向上的偏置。
关于臂部48的偏置量，偏置量的大小和偏置方向通过臂信息供给部11c传递到控制部6C。
根据这种臂部8的结构，本实施方式中传递的结构信息是指“屈曲用关节为一个”、“没有冗余关节”、“偏置量的大小为h、偏置方向为转动轴方向偏置”。
如图23所示，控制部6C与上述第1实施方式的控制部6的不同之处在于，代替上述第1实施方式的初始化控制单元201而具有初始化控制单元201C，并且，主体控制单元200与移动部40的旋转驱动马达40A、进退驱动马达40B连接，还能够进行它们的驱动。
如图24所示，初始化控制单元201C与上述第1实施方式的初始化控制单元201的不同之处在于，代替上述第1实施方式的收敛动作控制部215、轨迹取得控制部210、收敛判定部211、驱动量修正部213而具有收敛动作控制部215C、轨迹取得控制部210C、收敛判定部211C(收敛判定量计算部)、驱动量修正部213C。
轨迹取得控制部210C在使用旋转驱动马达40A取得轨迹的情况下，进行与上述第1实施方式的轨迹取得控制部210相同的控制，在使用进退驱动马达40B取得轨迹的情况下，进行与上述第2变形例的轨迹取得控制部210B相同的控制，根据来自收敛动作控制部215C的控制信号对这些控制进行切换。
收敛判定部211C在通过旋转移动取得轨迹的情况下，进行与上述第1变形例的收敛判定部211A相同的控制，在通过进退移动取得轨迹的情况下，进行与上述第2变形例的收敛判定部211B相同的控制，根据来自收敛动作控制部215C的控制信号对这些控制进行切换。
驱动量修正部213C在通过旋转移动取得轨迹的情况下，进行与上述第1实施方式的驱动量修正部213相同的控制，在通过进退移动取得轨迹的情况下，进行与上述第2变形例的驱动量修正部213B相同的控制，根据来自收敛动作控制部215C的控制信号对这些控制进行切换。
收敛动作控制部215C进行根据需要来选择基于臂部48的旋转移动的初始化动作和基于臂部48的进退移动的初始化动作的动作，与其对应地，对轨迹取得控制部210C、收敛判定部211C、驱动量修正部213C的动作等进行控制。
接着，以本变形例的医疗用机械手的初始化方法为中心对手术支援机器人1C的动作进行说明。
图25A、图25B是说明本发明的第2实施方式的医疗用机械手的初始化动作的示意图。图25A是从基准轴线O的轴线方向观察通过旋转驱动马达40A对屈曲状态的臂部48进行旋转移动时的臂部48的前端侧的示意图。图25B是示出同样情况下的对齐状态的状况的示意图。
在初始化动作中，上述第1实施方式的手术支援机器人1进行基于旋转驱动马达10实现的旋转移动，与此相对，本实施方式的手术支援机器人1C能够使用旋转驱动马达40A进行与上述第1实施方式大致相同的初始化。并且，手术支援机器人1C能够通过基于进退驱动马达40B的进退移动进行与上述第2变形例相同的初始化。
因此，以与上述第1实施方式和上述第2变形例的不同之处为中心对臂部48的初始化方法进行说明。
由于臂部48的光轴OL设置成旋转轴上偏置的状态，所以，如图21B所示，当从沿着第1转动轴O12的方向观察时，通过第1关节12的转动而使光轴OL与臂轴线O13对齐并进行转动。因此，进行臂部48的进退移动的情况下的射束点B的轨迹与上述第2变形例的情况相同。
因此，停止旋转驱动马达40A，仅使用进退驱动马达40B，由此，能够与上述第2变形例完全相同地进行臂部48的初始化。
并且，停止进退驱动马达40B，当通过旋转驱动马达40A进行臂部48的旋转移动时，如图25A所示，在屈曲状态下，光轴OL与臂前端43b一起绕基准轴线O环绕。因此，图示省略，但是，内壁S上的射束点B描绘与上述第1实施方式相同的闭合曲线Q。
然后，驱动第1关节12，向箭头R的方向转动，当成为图25B所示的对齐状态时，光轴OL以与偏置量h相等的半径绕基准轴线O和第2臂43旋转。此时，第1关节12能够向图示的箭头U方向转动，但是，由于箭头U是基于旋转驱动马达40A的旋转圆的切线方向，所以，不管向哪个方向移动，射束点B的轨迹的直径均进行扩径，唯一地决定直径最小的收敛状态。
因此，与上述第1实施方式同样地取得闭合曲线Q，与上述第1变形例同样地进行与轨迹的直径的变化幅度有关的收敛判定，由此能够进行臂部48的初始化。
这样，即使臂部48仅进行旋转移动、或仅进行进退移动，也都能够进行初始化动作，所以，收敛动作控制部215C根据来自操作部2的操作输入选择任意一方。
例如，根据体腔C内的空间，有时旋转移动更容易移动臂部48，有时进退移动更容易移动臂部48。并且，根据内壁S的凹凸和倾斜状态，有时旋转移动和进退移动中的一方与另一方相比，能够进行高精度的收敛判定。
并且，收敛动作控制部215C也可以进行组合了旋转移动和进退移动的初始化动作。例如，能够进行在通过进退移动形成大致对齐状态后、进行旋转移动而更高精度地对齐的收敛动作、在通过旋转移动形成大致对齐状态后、进行进退移动而更高精度地对齐的收敛动作等。
这样，根据本实施方式的手术支援机器人1C，与上述第1实施方式和上述第2变形例同样，由于能够对臂部48进行初始化，所以，能够从臂部48的位置姿势已知的状态起开始进行控制，能够进行直观的操作。
[第3变形例]
接着，对上述第2实施方式的变形例(第3变形例)的医疗用机械手和医疗用机械手的初始化方法进行说明。
图26是示出本发明的第2实施方式的变形例(第3变形例)的医疗用机械手的主要部的结构的正面观察的示意图。
如图1所示，本变形例的手术支援机器人1D(医疗用机械手)代替上述第2实施方式的手术器具18C、控制部6C而具有手术器具18D、控制部6D。
下面，以与上述第2实施方式的不同之处为中心进行说明。
如图26中示意地示出主要部那样，手术器具18D代替上述第2实施方式的臂部48而具有臂部58。
臂部58代替上述第2实施方式的臂部48的第2臂43而具有第2臂53(臂)。
第2臂53与第2臂43的不同之处仅在于，代替第2臂43的臂前端43b而具有使光纤端面17b平行移动距离h(其中h>0)并关于第1关节12形成屈曲平面方向偏置的臂前端53b。
根据这种臂部58的结构，本变形例的臂信息供给部11c传递“屈曲用关节为一个”、“没有冗余关节”、“偏置量的大小为h、偏置方向为屈曲平面方向偏置”这样的结构信息。
如图23所示，控制部6D与上述第2实施方式的控制部6C的不同之处在于，代替上述第1实施方式的初始化控制单元201而具有初始化控制单元201D。
如图24所示，初始化控制单元201D与上述第1实施方式的初始化控制单元201C的不同之处在于，代替上述第2实施方式的收敛动作控制部215C、驱动量修正部213C而具有收敛动作控制部215D、驱动量修正部213D。
收敛动作控制部215D、驱动量修正部213D进行的控制在动作说明中进行说明。
接着，以本变形例的医疗用机械手的初始化方法为中心对手术支援机器人1D的动作进行说明。
图27A、图27B、图27C是说明本发明的第2实施方式的变形例(第3变形例)的医疗用机械手的初始化动作的一部分的示意图。图28是示出本发明的第2实施方式的变形例(第3变形例)的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。图29A、图29B、图29C、图29D、图29E、图29F是说明本发明的第2实施方式的变形例(第3变形例)的医疗用机械手的旋转移动后的驱动方向的设定方法的示意图。
由于光轴OL关于第1关节12设置成屈曲平面方向偏置的状态，所以，在初始化动作中，本变形例的手术支援机器人1D的臂部58必须组合旋转移动和进退移动。对其理由进行简单说明。
停止进退驱动马达40B，当通过旋转驱动马达40A进行臂部58的旋转移动时，如图27A所示，在屈曲状态下，光轴OL与臂前端53b一起绕基准轴线O环绕。但是，光纤端面17b的旋转半径与臂前端53b的旋转半径相差偏置量h。图示省略，但是，内壁S上的射束点B描绘与上述第1实施方式相同的闭合曲线Q。
然后，驱动第1关节12，向箭头R的方向转动，当成为图27B中实线所示的对齐状态时，光轴OL以与偏置量h相等的半径绕基准轴线O和第2臂53旋转。此时，第1关节12能够向图示的箭头V方向转动，但是，由于箭头V是基于旋转驱动马达40A的旋转圆的法线方向，所以，当向基准轴线O侧转动时，进一步减少。因此，射束点B未收敛在半径h的圆上。
如图27C所示，射束点B能够收敛在一点上，但是，这是臂轴线O13与基准轴线O倾斜交叉的屈曲状态。
并且，即使轨迹收敛在半径h的圆上，例如，如图27B中双点划线所示，由于有时臂前端53b在一定的屈曲状态下旋转，所以无法进行正确的收敛判定。
在本变形例中，组合基于旋转移动的收敛判定和基于进退移动的收敛判定，依次进行实现旋转移动时的轨迹的直径收敛的第1收敛状态的第1收敛步骤、以及在该状态下实现进退移动时的光像的偏移量收敛的第2收敛状态的第2收敛步骤。
具体而言，按照图28的流程执行图28所示的步骤S51～S63。
步骤S51～S53是与上述第1实施方式的步骤S1～S3(参照图8)相同的步骤。
步骤S54是与上述第2实施方式的收敛判定部211C同样地，通过收敛判定部211D进行上述第1变形例的收敛判定部211A进行的基于直径的变化幅度的收敛判定的步骤。即，是与上述步骤S24(参照图14)相同的步骤。
在本步骤中判定为直径收敛的情况下，转移到步骤S59。
在本步骤中判定为直径未收敛的情况下，转移到步骤S55。
步骤S55～S57是与上述第2变形例的步骤S31～33(参照图18)相同的步骤。
接着，进行步骤S58。本步骤是根据步骤S53、S57中由收敛判定部211D计算出的旋转移动时的射束点B的轨迹的直径的变化量和进退移动时的射束点B的偏移量的方向对第1关节12的驱动量进行修正的步骤。具体而言，通过按照图20的流程执行图20所示的步骤S71～S73来进行步骤S58。
由收敛判定部211D计算出的旋转移动时的射束点B的轨迹的直径的变化量和进退移动时的射束点B的偏移量的方向从收敛判定部211D送出到收敛动作控制部215D，在步骤S58的开始时送出到驱动量修正部213D。
步骤S71是根据光像的偏移方向来设定驱动方向的步骤。
首先，对本步骤中设定驱动方向的原理进行说明。
处于屈曲状态的臂部58与射束点B的位置关系被分类为图29A、C、E所示的3个模式。下面，将臂轴线O13的延长线与内壁S的交点称为点T。为了使射束点B的轨迹的直径成为收敛状态，需要使点T与点P0一致。
另外，图29的各图切断第1臂11的基端部侧进行描绘，以使得容易观察运动。
图29A所示的是点T位于点P0与射束点B之间的模式a。为了使点T接近点P0，如果是图示的状态，则需要使第1关节12向图示顺时针方向转动。
图29C所示的是点T隔着点P0而与射束点B对置的模式b。为了使点T接近点P0，如果是图示的状态，则需要使第1关节12向图示逆时针方向转动。
图29E所示的是点T隔着射束点B而与点P0对置的模式c。为了使点T接近点P0，如果是图示的状态，则需要使第1关节12向图示逆时针方向转动。
通过对臂部58进行进退移动而求出光像的轨迹的偏移方向，能够判别这些模式a、b、c。
进退移动的方向可以是前进、后退中的任意一方，但是，要判定的偏移方向相反。
下面，作为一例，说明使臂部58前进来进行判定的情况。
在模式a的情况下，当使臂部58前进时，如图29B中射束点B1所示，在内壁S上，射束点B向接近点P0的方向移动。即，向图示的下方移动，关于第1转动轴O12成为图示顺时针方向的移动。
在模式b的情况下，当使臂部58前进时，如图29D中射束点B1所示，在内壁S上，射束点B向远离点P0的方向移动。即，向图示的上方移动，关于第1转动轴O12成为图示逆时针方向的移动。
在模式c的情况下，当使臂部58前进时，如图29F中射束点B1所示，在内壁S上，射束点B向接近点P0的方向移动。即，向图示的上方移动，关于第1转动轴O12成为图示逆时针方向的移动。
因此，在使臂部58前进的情况下，为了实现基于该移动的射束点B的移动方向，如果转动第1关节12，则能够使射束点B向直径收敛的方向移动。
驱动量修正部213D例如存储这种进退移动时的射束点B的偏移方向与第1关节12的转动方向的对应作为表。
在本步骤中，驱动量修正部213D接受从收敛判定部211D送出的射束点B的偏移方向的信息，参照该表来设定第1关节12的驱动方向。
以上，步骤S71结束。
接着，进行步骤S72。本步骤是设定驱动量的大小的步骤。驱动量修正部213D根据步骤S57中计算出的光像的偏移量，与上述步骤S42同样，设定第1关节12的驱动量。即，在本次的基于进退移动的射束点B的偏移量相对于上次的第1关节12的驱动量较大的情况下，进一步增大驱动量，在偏移量较小的情况下，进一步减小驱动量。该驱动量具有某个值作为初始值，随着收敛处理的进行，射束点B的偏移量减小，驱动量也减小。
以上，步骤S72结束。
接着，进行步骤S73。本步骤是以步骤S72中设定的驱动量对第1关节12进行驱动的步骤。
驱动量修正部213D将与已设定的驱动量对应的驱动指令值送出到第1关节12。由此，第1关节12被驱动。
以上，步骤S73和步骤S58结束，转移到图28的步骤S51。
这样，通过反复进行步骤S51～S58，修正为射束点B的轨迹的直径的变化幅度减小，当通过收敛判定部211D判定为第1收敛状态时，转移到步骤S59。
步骤S59～S63是与上述第2变形例的步骤S31～S35(参照图18)相同的步骤。
在本变形例中，在转移到步骤S59的状态下，成为第1收敛状态。因此，当在步骤S62中判定为偏移量收敛的第2收敛状态时，收敛判定部211D判定为轨迹收敛，结束初始化动作。
这样，通过进行步骤S51～S63，第2臂13的臂轴线O13与基准轴线O对齐，形成臂部58的对齐状态。
上述步骤S51～S58构成如下的第1收敛步骤：具有进行臂部的旋转移动和进退移动的轨迹取得步骤、收敛判定量计算步骤、收敛判定步骤、直到由收敛判定步骤判定为第1收敛状态为止进行的根据直径的变化量和偏移量的方向对驱动量进行修正的驱动量修正步骤，在通过收敛判定步骤判定为第1收敛状态的情况下，该第1收敛步骤结束。下面，有时统一第1收敛步骤的动作而称为第1收敛动作。
在本变形例的第1收敛步骤中，进行如下的第1收敛动作：通过旋转移动部进行臂部的旋转移动和进退移动，以由驱动量修正部以使得直径更小的方式求出的驱动量对屈曲用关节进行驱动，直到由收敛判定部判定为第1收敛状态为止。
上述步骤S59～S63构成如下的第2收敛步骤：具有进行臂部的进退移动的轨迹取得步骤、收敛判定量计算步骤、收敛判定步骤、直到由收敛判定步骤判定为第2收敛状态为止进行的驱动量修正步骤，在通过收敛判定步骤判定为第2收敛状态的情况下，该第2收敛步骤结束。下面，有时统一第2收敛步骤的动作而称为第2收敛动作。
在本变形例的第2收敛步骤中，进行如下的第2收敛动作：通过进退移动部进行臂部的进退移动，以由驱动量修正部以使得偏移量更小的方式求出的驱动量对屈曲用关节进行驱动，直到由收敛判定部判定为第2收敛状态为止。
根据本变形例的手术支援机器人1D，如上所述，由于能够对臂部58进行初始化，所以，能够从臂部58的位置姿势已知的状态起开始进行控制，能够进行直观的操作。
本变形例成为示出如下情况的例子：在不具有冗余关节、在屈曲平面方向上具有偏置的情况下，能够进行初始化。
[第4变形例]
接着，对上述第2实施方式的变形例(第4变形例)的医疗用机械手和医疗用机械手的初始化方法进行说明。
图30A、图30B是示出本发明的第2实施方式的变形例(第4变形例)的医疗用机械手的主要部的结构的正面观察的示意图和动作说明图。图31是示出本发明的第2实施方式的变形例(第4变形例)的医疗用机械手的控制部的主要功能结构的功能框图。图32是示出本发明的第2实施方式的变形例(第4变形例)的医疗用机械手的初始化控制的功能结构的功能框图。
如图1所示，本变形例的手术支援机器人1E(医疗用机械手)代替上述第2实施方式的手术器具18C、控制部6C而具有手术器具18E、控制部6E。
下面，以与上述第2实施方式的不同之处为中心进行说明。
如图30A、图30B中示意地示出主要部那样，手术器具18E代替上述第2实施方式的臂部48而具有臂部68。
臂部68代替臂部48的第2臂43而具有上述第1变形例的第2臂13，追加与上述第1变形例同样地与第2臂13连结的第2关节14和第3臂65(臂)。
第3臂65的不同之处仅在于，将上述第1变形例的第3臂15的臂前端15b替换为臂前端65b。
因此，第3臂65的臂基端15a与上述第1变形例的第3臂15同样地与第2关节14连结，由此，第3臂65的臂轴线O15也能够以臂轴线O13与第2转动轴O14的交点为中心绕第2转动轴O14转动。
臂前端65b使上述第2实施方式的臂前端15b的处置部16和光纤端面17b移动成如下的位置关系：如图22A、图22B所示，使处置部16位于臂轴线O15上，使光纤端面17b平行移动距离h，关于第2关节14构成屈曲平面方向偏置。
根据这种臂部68的结构，本变形例的臂信息供给部11c传递“屈曲用关节为2个”、“没有冗余关节”、“偏置量的大小为h、偏置方向为转动轴方向偏置”这样的结构信息。
图31所示，控制部6E与上述第2实施方式的控制部6C的不同之处在于，代替上述第2实施方式的初始化控制单元201C而具有初始化控制单元201E(初始化控制部)，并且，主体控制单元200与关节驱动马达14A连接，还能够进行关节驱动马达14A的驱动。
如图32所示，初始化控制单元201E与上述第2实施方式的初始化控制单元201C的不同之处在于，代替上述第2实施方式的收敛动作控制部215C、驱动量修正部213C而具有收敛动作控制部215E、驱动量修正部213E，并且，驱动量修正部213E与关节驱动马达14A连接，还能够对关节驱动马达14A的驱动量进行修正。
收敛动作控制部215E、驱动量修正部213E进行的控制在动作说明中进行说明。
接着，以本变形例的医疗用机械手的初始化方法为中心对手术支援机器人1E的动作进行说明。
图33是示出本发明的第2实施方式的变形例(第4变形例)的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。图34A、图34B、图34C是说明本发明的第2实施方式的变形例(第4变形例)的医疗用机械手的初始化方法中、第1关节的收敛动作的一例的示意图。图35A、图35B、图35C是说明本发明的第2实施方式的变形例(第4变形例)的医疗用机械手的初始化方法中、第1关节的收敛动作的一例的示意图。
在臂部68中，光轴OL的偏置关于最近的第2关节14成为转动轴方向偏置，但是，当考虑固定第2关节14的驱动量而通过第1关节12进行驱动的情况时，光轴OL的偏置关于第1关节12成为屈曲平面方向偏置。
因此，在本变形例中，一个一个地驱动第1关节12和第2关节14，形成轨迹收敛的状态，由此，进行臂部68的初始化。
由于转动轴方向偏置更能简化收敛动作，所以，在本变形例中，在固定第1关节12并对第2关节14的驱动量进行修正后，固定第2关节14并对第1关节12的驱动量进行修正。
具体而言，按照图33的流程执行图33所示的步骤S81～S90。
但是，如上述第3变形例中说明的那样，在1个关节的情况下，即使具有屈曲平面方向偏置也能够使其收敛，所以，相反地，也能够对驱动量进行修正。
步骤S81～S85相当于上述第2实施方式中、通过转动移动对臂部48进行初始化的情况下的动作，臂部68的第1关节12的角度被固定。具体而言，是与上述第1实施方式的步骤S1～S5(参照图8)大致相同的步骤。
除了通过收敛动作控制部215E的控制使固定了第1关节12的角度的状态的臂部68进行旋转移动这点以外，步骤S81～S83是与上述步骤S1～S3相同的步骤。
步骤S84是通过收敛判定部211C进行上述第1变形例的收敛判定部211A进行的基于直径的变化幅度的收敛判定的步骤。即，是与上述步骤S24(参照图14)相同的步骤。
在本步骤中判定为直径收敛的情况下，转移到步骤S86。
在本步骤中判定为直径未收敛的情况下，转移到步骤S85。
步骤S85是构成本变形例的驱动修正步骤的步骤，如图10所示，通过按照图10的流程执行与上述第1实施方式的步骤S11～16大致相同的步骤S91～S96，进行步骤S85。
除了存储步骤S84的判定中使用的轨迹作为参照轨迹以外，步骤S91是与步骤S11相同的步骤。
接着，进行步骤S92。本步骤是将第2关节14的驱动量设定为尝试驱动量的步骤。
尝试驱动量预先决定一定的驱动角和一定的方向，它们存储在存储部214中。
驱动量修正部213E从存储部214中读出尝试驱动量，将其设定为对关节驱动马达14A进行驱动的驱动量。
以上，步骤S92结束。
接着，进行步骤S93。除了固定第1关节12的角度并进行第2关节14的驱动这点以外，本步骤是与步骤S13相同的步骤。
接着进行的步骤S94～S96是与步骤S14～S16相同的步骤。
但是，在本变形例中，由于臂部68的结构与第1实施方式不同，所以，射束点B的移动方向不同。
当从内壁S侧沿着基准轴线O观察参照轨迹的取得时的臂部68时，在以图30A所记载的屈曲状态进行旋转的情况下，如图34A中示意示出的那样进行旋转，在以图30B所记载的屈曲状态进行旋转的情况下，如图35A中示意示出的那样进行旋转。
从这种状态起，为了缩小射束点B的轨迹的直径，在图34A的情况下使第2关节14向图示箭头U1方向移动即可，在图35B的情况下使第2关节14向图示箭头U2方向移动即可。当使第2关节14分别向相反方向转动时，射束点B的轨迹的直径扩大。
即，当第2关节14转动时，光纤端面17b的旋转圆C1(参照图34A)、旋转圆C2(参照图35A)缩小或扩大，所以，射束点B的轨迹也与其对应地缩小或扩大。
因此，通过反复进行步骤S93～S96，与上述第1实施方式同样，能够以缩小射束点B的轨迹的直径的驱动量对第2关节14进行驱动。
当通过步骤S95判定为射束点B的位置移动到参照轨迹的内侧时，步骤S85结束，转移到步骤S81。
这样，当反复进行步骤S81～S85时，射束点B的轨迹的直径最小，臂轴线O13、O15成为对齐状态。
此时，当通过旋转驱动马达40A使臂部68旋转时，如图34B、图35B所示，光纤端面17b的旋转圆成为最小直径C0。
与其对应地，射束点B的轨迹的直径也成为最小直径，所以，通过步骤S84判定为射束点B的轨迹的直径收敛，转移到步骤S86。
在这种对齐状态下，只要不驱动第2关节14，则第2臂13、第3臂65与沿着共同的轴线延伸的一条臂相同。这种对齐状态实质上与上述第3变形例的臂部58的结构相同。
除了在臂部68中固定第2关节14的角度并驱动第1关节12这点以外，步骤S86～S90是与上述第3变形例的步骤S59～S63(参照图28)相同的步骤。
通过反复进行这些步骤，从图34B、图35B所示的状态起，通过进退驱动马达40B使臂部68进退，在光像的偏移量收敛之前，通过反复进行基于第1关节12的图示R方向的驱动，分别形成图34C、图35C所示的对齐状态。
这样，在臂部68中，臂轴线O13、O15与基准轴线O对齐，形成臂部68的对齐状态。
根据本变形例的手术支援机器人1E，如上所述，由于能够对臂部68进行初始化，所以，能够从臂部68的位置姿势已知的状态起开始进行控制，能够进行直观的操作。
本变形例成为示出如下情况的例子：在具有不成为冗余关节的关系的2个关节、光轴OL关于前端侧的屈曲用关节向屈曲平面方向偏置的情况下，能够进行初始化。
[第5变形例]
接着，对上述第2实施方式的变形例(第5变形例)的医疗用机械手的初始化方法进行说明。
图36是示出本发明的第2实施方式的变形例(第5变形例)的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。
本变形例的医疗用机械手的初始化方法是仅通过基于进退驱动马达40B的进退移动对上述第4变形例的手术支援机器人1E的臂部68进行初始化的例子。
如上述第2实施方式中说明的那样，在1个关节的情况下、在具有转动轴方向偏置的情况下，通过旋转移动取得轨迹，通过进退移动取得轨迹，均能够使其收敛，所以，上述第4变形例中的步骤S81～S85能够置换为基于进退移动的收敛动作。
下面，以与上述第4变形例的不同之处为中心进行说明。
本变形例的医疗用机械手的初始化方法按照图36的流程执行图36所示的步骤S101～S110。
除了固定臂部68的第1关节12的角度并驱动第2关节14这点以外，步骤S101～S105是与上述第4变形例的步骤S86～S90相同的步骤。
步骤S106～S110是与上述第4变形例的步骤S86～S90相同的步骤。
因此，虽然省略详细说明，但是，根据上述说明而容易理解到，通过反复进行这种步骤，能够使臂部68成为对齐状态。
[第3实施方式]
接着，对本发明的第3实施方式的医疗用机械手和医疗用机械手的初始化方法进行说明。
图37是示出本发明的第3实施方式的医疗用机械手的主要部的结构的正面观察的示意图。图38是示出本发明的第3实施方式的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。图39A、图39B、图39C是说明本发明的第3实施方式的医疗用机械手的初始化方法的收敛动作的一例的示意图。图40A、图40B、图40C是说明接着图39C的收敛动作的一例的示意图。
如图1所示，本实施方式的手术支援机器人1F(医疗用机械手)代替上述第1实施方式的第1变形例的手术器具18A、控制部6A而具有手术器具18F、控制部6F。
下面，以与上述第1实施方式的第1变形例的不同之处为中心进行说明。
如图37中示意地示出主要部那样，手术器具18F代替上述第1变形例的旋转驱动马达10而具有与上述第2实施方式相同的移动部40，代替臂部28而具有臂部78。
臂部78与臂部28的不同之处仅在于，设置上述第1变形例的臂部28的第2关节14，以使得第2转动轴O14与第1转动轴O12平行。
在本说明书中将这种关节称为冗余关节，下面，作为冗余关节，为了相互区分，在后述流程图中，将一方称为第1冗余关节，将另一方称为第2冗余关节。在臂部78中，关于分别如何分配第1关节12、第2关节14，如后所述是任意的。
因此，通过第1关节12而使臂轴线O13扫过的屈曲平面和通过第2关节14而使臂轴线O15扫过的屈曲平面成为同一平面(相当于图37的纸面)。由此，第1关节12和第2关节14中的任意一方被驱动，第3臂15都在屈曲平面内移动，本实施方式中的第1关节12和第2关节14相互成为冗余关系。
另外，在具有多个屈曲用关节的情况下，在本说明书中，将使臂部的各臂的轴线在一条直线上对齐时、屈曲用关节的转动轴处于平行关系的关节称为冗余关节。
根据这种臂部78的结构，本实施方式的臂信息供给部11c传递“屈曲用关节为2个”、“有冗余关节”、“偏置量为0”这样的臂部78的结构信息。
如图31所示，控制部6F与上述第1变形例的控制部6A的不同之处在于，代替上述第1变形例的初始化控制单元201A而具有初始化控制单元201F，并且，主体控制单元200与移动部40的旋转驱动马达40A、进退驱动马达40B连接，还能够进行它们的驱动。
如图32所示，初始化控制单元201F与上述第1变形例的初始化控制单元201A的不同之处在于，代替上述第1变形例的收敛动作控制部215A、轨迹取得控制部210、收敛判定部211A、驱动量修正部213而具有收敛动作控制部215F、轨迹取得控制部210C、收敛判定部211C、驱动量修正部213F。
除了根据来自收敛动作控制部215F的控制信号进行控制这点以外，本实施方式的轨迹取得控制部210C、收敛判定部211C与上述第2实施方式的轨迹取得控制部210C、收敛判定部211C相同。
收敛动作控制部215F、驱动量修正部213F进行的控制的说明与动作说明一起进行。
接着，以本变形例的医疗用机械手的初始化方法为中心对手术支援机器人1F的动作进行说明。
图38是示出本发明的第3实施方式的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。图39A、图39B、图39C是说明本发明的第3实施方式的医疗用机械手的初始化方法的收敛动作的一例的示意图。
由于第1关节12和第2关节14的屈曲平面相同，所以，即使对屈曲状态的臂部78进行旋转移动而使射束点B收敛在内壁S上的点P0上，第1关节12和第2关节14的角度也能够取各种值。
并且，在对屈曲状态的臂部78进行进退移动的情况下，能够进行对齐状态的判定，但是，在根据光像的偏移量对驱动量进行修正的情况下，当无法掌握屈曲状态时，无法决定如何将驱动修正量分配给2个冗余关节更好。
与此相对，当仅通过进退移动仅对一个关节反复进行修正时(参照上述第2变形例)，例如，在对第2关节14进行了修正的情况下，从图37所示的屈曲状态起，如图39A所示，得到臂轴线O15与基准轴线O平行的状态。但是，作为臂部78，依然为屈曲状态。因此，即使接着对第1关节12的驱动量进行修正并进行进退移动，在该屈曲状态以外也无法收敛。
因此，在本实施方式中，交替对一组冗余关节的驱动量进行修正，并且，交替反复进行臂部的旋转移动和进退移动，由此，得到成为第1收敛状态且第2收敛状态的对齐状态。
具体而言，按照图38的流程执行图38所示的步骤S111～S120。一组冗余关节可以先驱动任意一方，但是，在图38中，将通过臂部的旋转移动而先修正驱动量的冗余关节称为第1冗余关节，将通过臂部的进退移动而后修正驱动量的冗余关节称为第2冗余关节。
下面，作为一例，对设前端侧的第2关节14为第1冗余关节、基端侧的第1关节12为第2冗余关节的情况的例子进行说明。
相反，也可以设基端侧的第1关节12为第1冗余关节、前端侧的第2关节14为第2冗余关节。该情况下，转动基端侧的第1关节12时，转动半径增大，射束点B的移动量增大。
例如，由于摄像部9的摄像视野较窄的情况等理由，为了进一步减小射束点B的移动量，优选设第2关节14为第1冗余关节、第1关节12为第2冗余关节。
除了通过收敛动作控制部215F和驱动量修正部213进行控制这点、以及固定第2冗余关节即第1关节12并对第1冗余关节即第2关节14的驱动量进行修正这点以外，步骤S111～S115是与上述第1变形例的步骤S21～S25(参照图14)相同的步骤。
步骤S115中的驱动量修正部213F的动作是与上述第1变形例的驱动量修正部213相同的动作。
例如，当臂部78为图37所示的屈曲状态时，通过反复多次进行这些步骤，如图39A所示，第2关节14的驱动量被修正，臂轴线O15相对于基准轴线O的角度被修正。而且，如图39B所示，射束点B的位置收敛在内壁S上的点P0上。此时，设基准轴线O与臂轴线O13、O15所成的角分别为θ13、θ15。
由此，在步骤S114中，通过收敛判定部211C判定为第1收敛状态，收敛动作控制部215F的控制转移到步骤S116。
步骤S111～S115构成如下的第1收敛步骤：具有固定第2冗余关节的角度并进行臂部的旋转移动的轨迹取得步骤、收敛判定量计算步骤、收敛判定步骤、以使直径更小的方式求出驱动量并以该驱动量对第1冗余关节进行驱动的驱动量修正步骤，在通过收敛判定步骤判定为第1收敛状态的情况下，该第1收敛步骤结束。
除了通过收敛动作控制部215F和驱动量修正部213F进行控制这点、以及固定臂部78的第1冗余关节即第2关节14的角度并对第2冗余关节即第1关节12进行驱动这点以外，步骤S116～S119是与上述第3变形例的步骤S59～S62(参照图28)相同的步骤。
例如，通过步骤S116，从图39B的第1收敛状态起，如图39C所示，对移动部40的进退驱动马达40B(图示省略)进行驱动，使臂部78向内壁S的方向前进。
由此，在步骤S117中，得到射束点B移动到射束点B’的轨迹。
接着，在步骤S118中，计算射束点B’的偏移量，得到移动方向是图39C中的图示上方这样的信息。因此，在步骤S119中，判定为不是第2收敛状态，收敛动作控制部215F的控制转移到步骤S120。
步骤S120是构成第2冗余关节的驱动修正步骤的步骤，通过按照图20的流程执行图20所示的步骤S121～S123，进行步骤S120。
步骤S121是根据光像的偏移方向来设定驱动方向的步骤。
驱动量修正部213F根据由收敛判定部211C计算出的射束点B’的偏移量，设定第1关节12的驱动方向。
例如，如图39C所示，在通过臂部78的前进而使射束点B’从点P0移动到图示上方侧的情况下，第2关节14位于基准轴线O的上侧。因此，可知为了接近对齐状态，使第1关节12绕第1转动轴O12向图示顺时针方向转动以使第2关节14接近基准轴线O即可。
所设定的驱动方向以时间序列存储在驱动量修正部213F的存储区域中。
以上，步骤S121结束。
接着，进行步骤S122。本步骤是设定驱动量的大小的步骤。
第1关节12的驱动量的大小初次设定为预先设定的规定值，以下，每当针对一个冗余关节执行本步骤时，参照存储在存储区域中的驱动方向，在驱动方向变化时，减小驱动量的大小。这是因为，当驱动方向变化时，意味着第2关节14穿过基准轴线O、即第2臂13过了对齐状态。
以上，步骤S122结束。
接着，进行步骤S123。本步骤是以步骤S121中设定的驱动量对第1关节12进行驱动的步骤。
驱动量修正部213F将与已设定的驱动量(大小和方向)对应的驱动指令值送出到第1关节12。由此，第1关节12被驱动。
由此，例如，如图40A所示，例如，第2臂13和基准轴线O所成的角成为θ13’(其中，θ13’<θ13)。另一方面，由于第2关节14的角度固定，所以，光轴OL绕第1转动轴O12转动，射束点B”移动到图示下方，射束点B”成为从点P0偏离的状态。
以上，步骤S123结束。由此，图38的步骤S120结束，转移到步骤S111。
当反复进行这种步骤时，例如，在接着进行的步骤S111～S115中，从图40A所示的屈曲状态起，如图40B所示，通过步骤S115对第2关节14的驱动量进行修正，由此得到射束点B收敛在点P0上的状态。此时，臂轴线O13、O15和基准轴线O所成的角分别成为θ13’、θ15’(其中，θ15’<θ15)，所以，成为更加接近对齐状态的屈曲状态。
因此，通过反复进行步骤S111～步骤S120，如图40C所示，臂轴线O13、O15和基准轴线O成为对齐状态。该情况下，在步骤S119中判定为进退移动时的第2收敛状态，所以，初始化动作结束。
步骤S116～S120构成如下的第2收敛步骤：具有固定第1冗余关节的角度并进行臂部的进退移动的轨迹取得步骤、收敛判定量计算步骤、收敛判定步骤、以使偏移量更小的方式求出驱动量并以该驱动量对第2冗余关节进行驱动的驱动量修正步骤，在通过收敛判定步骤判定为第2收敛状态的情况下，该第2收敛步骤结束。
并且，步骤S111～S120构成如下的步骤：依次反复进行第1收敛步骤和第2收敛步骤，在第2收敛步骤的收敛判定步骤中判定为轨迹收敛的情况下，结束一组冗余关节的初始化。
根据本实施方式的手术支援机器人1F，如上所述，由于能够对臂部78进行初始化，所以，能够从臂部78的位置姿势已知的状态起开始进行控制，能够进行直观的操作。
本实施方式成为具有冗余关节、偏置量为0的情况下的初始化动作的一例。
根据本实施方式的初始化动作，对驱动量进行修正，反复进行基于旋转移动的轨迹和基于进退移动的轨迹，由此进行初始化动作，所以，即使第1关节12和第2关节14中的驱动指令值与实际动作的转动量的大小之间的关系不明，也能够进行初始化动作。例如，在本实施方式中，第1关节12和第2关节14经由贯穿插入到第1臂11的软性部中的驱动线等驱动力传递线材进行驱动，所以，根据软性部的弯曲形状，相对于移动部40的动作量，前端的动作量有时变化。例如，考虑驱动线的阻力负荷变化而使驱动线伸长。该情况下，相对于驱动指令值的第1关节12和第2关节14的实际动作的转动量的大小不明。
[第6变形例]
接着，对上述第3实施方式的变形例(第6变形例)的医疗用机械手和医疗用机械手的初始化方法进行说明。
本变形例是上述第3实施方式中的初始化方法的变形例，如图1所示，本实施方式的手术支援机器人1G(医疗用机械手)代替上述第3实施方式的控制部6F而具有控制部6G。
下面，以与上述第3实施方式的不同之处为中心进行说明。
如图31所示，控制部6G代替上述第3实施方式的初始化控制单元201F而具有初始化控制单元201G。
如图32所示，初始化控制单元201G代替上述第3实施方式的收敛动作控制部215F、驱动量修正部213F而具有收敛动作控制部215G、驱动量修正部213G。
收敛动作控制部215G、驱动量修正部213G进行的控制在动作说明中进行说明。
接着，以本变形例的医疗用机械手的初始化方法为中心对手术支援机器人1G的动作进行说明。
图41A、图41B、图41C是本发明的第3实施方式的变形例(第6变形例)的医疗用机械手的初始化方法的动作说明图。图42是示出本发明的第3实施方式的变形例(第6变形例)的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。图43A、图43B、图43C、图43D是说明本发明的第3实施方式的变形例(第6变形例)的医疗用机械手的初始化方法中、冗余关节的驱动量修正时的驱动方向的设定方法的示意图。
在本变形例中，例如，从图37所示的臂部78的屈曲状态起，形成图41A所示的臂轴线O15和基准轴线O平行的状态(下面称为“平行化状态”)(下面有时称为“平行化动作”)。然后，从该平行化状态起，以相同大小的驱动量在相反的驱动方向上反复驱动第1关节12和第2关节14(下面有时称为“直线化动作”)，由此形成图41C所示的对齐状态。
但是，在本变形例中，是与由驱动量修正部213G生成的驱动量的大小相同、驱动方向不同的驱动指令值大致一致(包含一致的情况)、以使得至少第1关节12和第2关节14的实际动作中的驱动量的大小收敛在一定容许范围内的情况下优选的初始化方法。
具体而言，按照图42的流程执行图42所示的步骤S131～S140。
在本变形例中，与上述第3实施方式同样，一组冗余关节可以先驱动任意一方，但是，在图42中，将为了形成平行化状态而先修正驱动量的冗余关节称为第1冗余关节，将开始进行直线化动作之前固定了角度的冗余关节称为第2冗余关节。
下面，作为一例，对设前端侧的第2关节14为第1冗余关节、基端侧的第1关节12为第2冗余关节的情况的例子进行说明。
除了通过收敛动作控制部215G和驱动量修正部213G进行控制这点、以及固定第2冗余关节即第1关节12并对第1冗余关节即第2关节14的驱动量进行修正这点以外，步骤S131～S134是与上述第3实施方式的步骤S116～S119(参照图38)相同的步骤。
步骤S135中的驱动量修正部213G的动作是对第2关节14的驱动量进行修正以使得臂轴线O13和基准轴线O接近平行化状态的步骤，驱动方向的判定方法与上述第3实施方式的步骤S120不同。
具体而言，按照图20的流程执行图20的步骤S141～S143。
步骤S141是根据光像的偏移方向来设定驱动方向的步骤。
首先，对本步骤中设定驱动方向的原理进行说明。
处于屈曲状态的臂部78与射束点B的位置关系被分类为图43A、图43B、图43C、图43D所示的4个模式。
图43A所示的是关于基准轴线O，第2关节14位于图示上侧、且射束点B比平行化状态更靠图示上侧的情况。该情况下，需要使第1关节12向图示顺时针方向转动。
图43B所示的是关于基准轴线O，第2关节14位于图示上侧、且射束点B比平行化状态更靠图示下侧的情况。该情况下，需要使第1关节12向图示逆时针方向转动。
图43C所示的是关于基准轴线O，第2关节14位于图示下侧、且射束点B比平行化状态更靠图示上侧的情况。该情况下，需要使第1关节12向图示顺时针方向转动。
图43D所示的是关于基准轴线O，第2关节14位于图示下侧、且射束点B比平行化状态更靠图示下侧的情况。该情况下，需要使第1关节12向图示逆时针方向转动。
根据通过移动部40的进退驱动马达40B使臂部78进退时的射束点B的偏移方向，可知这些各模式的驱动方向。
例如，在使臂部78朝向内壁S前进的情况下，成为沿着射束点B的偏移方向(图示的纵箭头)转动第3臂15的方向。
在使臂部78后退的情况下成为相反方向。
驱动量修正部213G例如存储这种进退移动时的射束点B的偏移方向与第2关节14的转动方向的对应作为表。
在本步骤中，驱动量修正部213G接受从收敛判定部211C送出的射束点B的偏移方向的信息，参照该表来设定第2关节14的驱动方向。
所设定的驱动方向以时间序列存储在驱动量修正部213G的存储区域中。
以上，步骤S141结束。
接着，进行步骤S142。本步骤是设定驱动量的大小的步骤。
第2关节14的驱动量的大小初次设为预先设定的规定值，以下，每当针对一个冗余关节执行本步骤时，参照存储在存储区域中的驱动方向，在驱动方向变化时，减小驱动量的大小。这是因为，驱动方向变化意味着第3臂15过了平行化状态。
以上，步骤S142结束。
接着，进行步骤S143。本步骤是以步骤S141中设定的驱动量对第2关节14进行驱动的步骤。
驱动量修正部213G将与已设定的驱动量(大小和方向)对应的驱动指令值送出到第2关节14。由此，第2关节14被驱动。
以上，步骤S143结束。由此，图42的步骤S135结束，转移到步骤S131。
当反复进行这种步骤时，成为图41A所示的平行化状态的屈曲状态。该情况下，由于在步骤S134中判定为进退移动时的第2收敛状态，所以，收敛动作控制部215G的控制转移到步骤S136。
步骤S131～S135构成如下的平行化步骤：具有固定第2冗余关节的角度并进行臂部的进退移动的轨迹取得步骤、收敛判定量计算步骤、收敛判定步骤、以使偏移量更小的方式求出第1冗余关节的驱动量并以该驱动量对第1冗余关节进行驱动的驱动量修正步骤，在通过收敛判定步骤判定为第2收敛状态的情况下，该平行化步骤结束，使光轴和所述基准轴线平行。
除了通过收敛动作控制部215G和驱动量修正部213G进行控制这点、以及固定第1冗余关节即第2关节14的角度并对第2冗余关节即第1关节12的驱动量进行修正这点以外，步骤S136～S139是与上述第1变形例的步骤S21～S24(参照图14)相同的步骤。
因此，通过进行步骤S136～S139，在图41A的平行化状态下取得射束点B的轨迹，计算轨迹的直径。进行轨迹的直径的变化量的判定。
步骤S140是构成本变形例的驱动修正步骤的步骤，是如下的步骤：以使光轴OL与基准轴线O的距离接近且轨迹的直径更小的方式求出第1冗余关节和第2冗余关节相互在相反方向以相同角度屈曲的驱动量，以该驱动量分别对第1冗余关节和第2冗余关节进行驱动。
具体而言，如图10所示，通过按照图10的流程执行步骤S151～S156来进行步骤S140。
除了通过驱动量修正部213G进行控制这点、以及以相同大小在相互相反方向上对第1关节12和第2关节14的驱动量进行修正这点以外，步骤S151～S156是与上述第2实施方式的第4变形例中的步骤S91～S96相同的步骤。
在步骤S152中，在第1关节12和第2关节14中设定适当大小、驱动方向相互相反的尝试驱动量，在步骤S153中对第1关节12和第2关节14进行驱动。
在步骤S154、S155中，进行与步骤S94、S95完全相同的动作。
接着，在步骤S156中，在第1关节12和第2关节14中设定与步骤S96相同的驱动量、即驱动方向相互相反的驱动量。
例如，在图41A所示的平行化状态下，在步骤S156中，如图41B所示，设定使第1关节12向图示顺时针方向转动Δθ、使第2关节14向图示逆时针方向转动Δθ的驱动量。
在步骤S153中，以这种驱动量对第1关节12和第2关节14进行驱动的结果，如图41B所示，实施基准轴线O与臂轴线O13的距离减小的状态的平行化状态。因此，在步骤S155中判定为参照轨迹的内侧，图42的步骤S140结束，转移到步骤S136。
因此，通过反复进行步骤S136～S140，臂部78在保持平行化状态的状态下，基准轴线O与第2臂13的距离逐渐减小，如图41C所示，臂轴线O13、O15与基准轴线O对齐，形成臂部68的对齐状态。
该情况下，在步骤S139中判定为旋转移动时的第1收敛状态，所以，初始化动作结束。
步骤S136～S140构成如下的直线化步骤：具有进行臂部的旋转移动的轨迹取得步骤、收敛判定量计算步骤、收敛判定步骤、以使光轴与基准轴线的距离接近且轨迹的直径更小的方式求出第1冗余关节和第2冗余关节相互在相反方向上以相同角度屈曲的驱动量并以该驱动量分别对第1冗余关节和第2冗余关节进行驱动的驱动量修正步骤，在通过收敛判定步骤判定为第1收敛状态的情况下，该直线化步骤结束。
并且，步骤S131～S140成为如下的步骤：依次进行平行化步骤和直线化步骤，在直线化步骤的收敛判定步骤中判定为轨迹收敛的情况下，结束一组冗余关节的初始化。
根据本变形例的手术支援机器人1G，如上所述，由于能够对臂部78进行初始化，所以，能够从臂部78的位置姿势已知的状态起开始进行控制，能够进行直观的操作。
本实施方式成为具有冗余关节、偏置量为0的情况下的初始化动作的一例。
根据本实施方式的初始化动作，由于能够保持平行化状态来进行初始化，所以，能够进行迅速的收敛。并且，与上述第3实施方式相比，在对驱动量进行修正时，臂部78的屈曲状态的变化很少即可，所以，初始化所需要的空间很少即可。
在本变形例中，只要第1关节12和第2关节14中的驱动指令值和实际动作的转动量的大小与驱动量的大小大致一致(包含一致的情况)，则即使驱动指令值和实际动作的转动量的关系不明，也能够进行初始化动作。
[第4实施方式]
接着，对本发明的第4实施方式的医疗用机械手和医疗用机械手的初始化方法进行说明。
图44A、图44B是示出本发明的第4实施方式的医疗用机械手的主要部的结构的正面观察和动作说明图。
如图1所示，本实施方式的手术支援机器人1H(医疗用机械手)代替上述第2实施方式的第4变形例的手术器具18E、控制部6E而具有手术器具18H、控制部6H。
下面，以与上述第2实施方式的第4变形例的不同之处为中心进行说明。
如图44A、图44B中示意地示出主要部那样，手术器具18H代替上述第4变形例的臂部68而具有臂部88。
臂部88与臂部78的不同之处仅在于，设置上述第4变形例的臂部68的第1关节12，以使得第1转动轴O12与第2关节14平行。
因此，通过第1关节12而使臂轴线O13扫过的屈曲平面和通过第2关节14而使臂轴线O15扫过的屈曲平面成为同一平面(相当于图44B的纸面)。由此，第1关节12中的任意一方被驱动，第3臂65都在屈曲平面内移动，与上述第2实施方式的情况同样，本实施方式中的第1关节12和第2关节14相互成为冗余关系。
根据这种臂部88的结构，本实施方式的臂信息供给部11c传递“屈曲用关节为2个”、“有冗余关节”、“偏置量的大小为h、偏置方向为转动轴方向偏置”这样的臂部88的结构信息。
这样，臂部88构成为，通过将上述第3实施方式的臂部78的第3臂15代入第3臂65，使光轴OL相对于臂轴线O13形成旋转轴方向偏置。
因此，如图44B所示，当从沿着第1转动轴O12和第2转动轴O14的方向观察臂部88时，第1转动轴O12、第2转动轴O14、光轴OL相对于基准轴线O的位置关系与臂部78(参照图37)中的位置关系完全相同。
如图31所示，控制部6H与上述第4变形例的控制部6E的不同之处在于，代替上述第4变形例的初始化控制单元201E而具有初始化控制单元201H。
如图32所示，初始化控制单元201H与上述第4变形例的初始化控制单元201E的不同之处在于，代替上述第1变形例的收敛动作控制部215E、驱动量修正部213E而具有收敛动作控制部215H、驱动量修正部213H。
收敛动作控制部215H具有上述第3实施方式的收敛动作控制部215F和上述第6变形例的收敛动作控制部215G双方的功能。
驱动量修正部213H具有上述第3实施方式的驱动量修正部213F和上述第6变形例的驱动量修正部213G双方的功能。
接着，以本变形例的医疗用机械手的初始化方法为中心对手术支援机器人1H的动作进行说明。
臂部88的偏置相对于冗余关节成为旋转轴方向偏置。
因此，如上述第2实施方式中利用一个关节的情况的例子进行说明的那样，如果除去旋转移动时的轨迹未收敛在一点上而收敛在最小直径上这点，则能够与偏置量为0的情况同样进行初始化。
因此，在臂部88的情况下，能够与具有相同的2个冗余关节的上述第3实施方式或上述第6变形例的情况同样进行初始化。根据从与屈曲平面垂直的方向观察的动作说明图(参照图39A、图39B、图39C、图40A、图40B、图40C、图41A、图41B、图41C、图43A、图43B、图43C、图43D)中的臂部88的动作与臂部78完全相同也可以得知这点。
因此，本实施方式的收敛动作控制部215H能够通过模式切换开关2e的操作输入来选择上述第3实施方式的收敛动作和上述第6变形例的收敛动作。
收敛动作控制部215H在进行上述第3实施方式的初始化方法的情况下执行图38所示的步骤S111～S120，在进行上述第6变形例的初始化方法的情况下执行图42所示的步骤S131～S140。
这样，臂部88能够与上述第3实施方式或上述第6变形例同样进行初始化。
根据本实施方式的手术支援机器人1H，如上所述，由于能够对臂部88进行初始化，所以，能够从臂部88的位置姿势已知的状态起开始进行控制，能够进行直观的操作。
本实施方式成为具有冗余关节、偏置量为0的情况下的初始化动作的一例。
[第7变形例]
接着，对上述第4实施方式的变形例(第7变形例)的医疗用机械手和医疗用机械手的初始化方法进行说明。
图45是示出本发明的第4实施方式的变形例(第7变形例)的医疗用机械手的主要部的结构的正面观察的示意图。图46是示出本发明的第4实施方式的变形例(第7变形例)的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。图47A、图47B、图47C是说明本发明的第4实施方式的变形例(第7变形例)的医疗用机械手的初始化动作的示意图。图48是示出本发明的第4实施方式的变形例(第7变形例)的医疗用机械手初始化方法中的臂轴对齐步骤的流程的流程图。
如图1所示，本实施方式的手术支援机器人1J(医疗用机械手)代替上述第4实施方式的第4变形例的手术器具18H、控制部6H而具有手术器具18J、控制部6J。
下面，以与上述第4实施方式的不同之处为中心进行说明。
如图45中示意地示出主要部那样，手术器具18J代替上述第4变形例的臂部68而具有臂部98。
臂部98代替上述第4实施方式的臂部88的第3臂65而具有第3臂95(臂)。
第3臂95的不同之处仅在于，使第3臂95的臂基端15a绕臂轴线O13旋转90°并与第2关节14连结。
如图45所示，因此，第3臂95的光纤端面17b配置成光纤端面17b关于第2关节14构成屈曲平面方向偏置的位置关系。但是，如图22A、图22B所示，处置部16位于基准轴线O上、光纤端面17b平行移动距离h这样的位置关系与臂部88相同。
根据这种臂部98的结构，本变形例的臂信息供给部11c传递“屈曲用关节为2个”、“有冗余关节”、“偏置量的大小为h、偏置方向为屈曲平面方向偏置”这样的结构信息。
如图31所示，控制部6J的不同之处在于，代替上述第4实施方式的初始化控制单元201H而具有初始化控制单元201J(初始化控制部)。
如图32所示，初始化控制单元201J与上述第4实施方式的初始化控制单元201H的不同之处在于，代替上述第4实施方式的收敛动作控制部215H、驱动量修正部213H而具有收敛动作控制部215J、驱动量修正部213J。
收敛动作控制部215J、驱动量修正部213J进行的控制在动作说明中进行说明。
接着，以本变形例的医疗用机械手的初始化方法为中心对手术支援机器人1J的动作进行说明。
图46是示出本发明的第4实施方式的变形例(第7变形例)的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。图47A、图47B、图47C是说明本发明的第4实施方式的变形例(第7变形例)的医疗用机械手的初始化方法的初始化动作的示意图。图48是示出本发明的第4实施方式的变形例(第4变形例)的医疗用机械手的初始化方法中的臂轴线对齐步骤的流程的流程图。
在本变形例中，为了进行臂部98的初始化，按照图46的流程执行图46所示的步骤S161～S171。
步骤S161～S165是如下的第1收敛步骤：以使固定第1关节12的角度并进行臂部98的旋转移动而取得的轨迹的直径更小的方式求出驱动量，以该驱动量对第2关节14进行驱动，在判定为第1收敛状态的情况下，该第1收敛步骤结束。与上述第3实施方式的第1收敛步骤同样进行本步骤。
如上述第3实施方式中说明的那样，如臂部78那样在偏置量为0的情况下，即使具有2个冗余关节，通过固定一个冗余关节并取得基于旋转移动的轨迹，也能够进行使射束点B收敛在点P0上的收敛动作。
臂部98具有屈曲平面方向偏置，所以，光轴OL和臂轴线O15在屈曲平面内移动并保持相互平行的位置关系。因此，如图45中双点划线所示，连接第2转动轴O14和内壁S上的射束点B的直线t相对于臂轴线O15倾斜。
因此，该位置关系的臂部98与在直线t上具有光轴OL的偏置量0的臂部78等效。
上述第3实施方式的初始化方法是即使屈曲用关节的角度不明、通过反复进行驱动量的修正也能够使其收敛的方法，所以，与臂部78同样，臂部98也能够使射束点B收敛在点P0上。
除了通过收敛动作控制部215J和驱动量修正部213J进行控制这点以外，步骤S161～S165是与上述第3实施方式的步骤S111～S115(参照图38)相同的步骤。
根据这些步骤，例如，臂部98从图45所示的屈曲状态起，如图47A所示，成为射束点B收敛在点P0上的第1收敛状态。
当通过步骤S164判定为该第1收敛状态时，收敛动作控制部215J转移到步骤S166。
步骤S166～S170是如下的第2收敛步骤：以使固定第2关节14的角度并进行臂部98的进退移动而取得的轨迹的光像的偏移量更小的方式求出驱动量，以该驱动量对第1关节12进行驱动，在判定为第2收敛状态的情况下，该第2收敛步骤结束。与上述第3实施方式的第2收敛步骤同样进行本步骤。
除了通过收敛动作控制部215J和驱动量修正部213J进行控制这点以外，步骤S166～S170是与上述第3实施方式的步骤S116～S120(参照图38)相同的步骤。
在这些步骤中，在步骤S169中，射束点B的偏移量收敛，在判定为第2收敛状态之前的期间内，根据通过臂部98的进退移动而取得的轨迹，进行第1关节12的驱动量的修正，以使得臂部98中的光轴OL与基准轴线O平行。
当反复进行这种步骤时，与上述第3实施方式同样，成为光轴OL和基准轴线O平行、且射束点B收敛在点P0上的状态。但是，由于臂部98的光轴OL偏置，所以，如图47C所示，收敛为光轴OL和基准轴线O对齐、并且臂轴线O15从基准轴线O平行移动偏置量h的状态(下面称为“光轴对齐状态”。)。
由此，在步骤S169中判定为第2收敛状态，所以，转移到步骤S171。
本实施方式的步骤S161～S170构成如下的光轴对齐步骤：依次进行本实施方式的第1收敛步骤和第2收敛步骤，在收敛判定步骤中判定为轨迹收敛的情况下，该光轴对齐步骤结束，使光轴和基准轴线对齐。
步骤S171是构成如下的臂轴线对齐步骤的步骤：根据偏置量计算驱动量，以该驱动量分别对第1冗余关节和第2冗余关节进行驱动，其中，所述驱动量是通过从光轴对齐状态起使第1冗余关节和第2冗余关节相互向相反方向转动，从而使与第1冗余关节的前端侧连结的臂的轴线和与第2冗余关节的前端侧连结的臂的轴线与基准轴线对齐的驱动量。具体而言，通过按照图48的流程执行图48所示的步骤S181、S182来进行步骤S171。
步骤S181是根据偏置量h计算使与第1关节12和第2关节14的前端侧连结的第2臂13和第3臂95的臂轴线O13、O15在基准轴线O上对齐的驱动量的步骤。
在光轴对齐状态下，臂轴线O13与基准轴线O分开距离h并与基准轴线O平行。因此，如图47C所示，当设基准轴线O和臂轴线O13所成的角度为α时，臂轴线O13、O15所成的角成为同位角，所以与角度α相等。
根据第1转动轴O12与第2转动轴O14的距离和偏置量h，唯一地决定角度α，所以，驱动量修正部213J从臂部98的结构信息取得这些信息，包含驱动方向在内计算角度α。
以上，步骤S181结束。
接着，进行步骤S182。本步骤是以步骤S181中设定的驱动量对第1关节12和第2关节14进行驱动的步骤。
驱动量修正部213J将与已设定的驱动量对应的驱动指令值送出到第1关节12和第2关节14。由此，第1关节12和第2关节14被驱动。
以上，步骤S182结束。由此，步骤S171结束，初始化动作结束。
根据本变形例的手术支援机器人1J，如上所述，由于能够对臂部98进行初始化，所以，能够从臂部98的位置姿势已知的状态起开始进行控制，能够进行直观的操作。
本变形例成为示出如下情况的例子：在具有2个冗余关节、光轴OL关于前端侧的冗余关节在屈曲平面方向上偏置的情况下，能够进行初始化。
[第8变形例]
接着，对上述第4实施方式的变形例(第8变形例)的医疗用机械手和医疗用机械手的初始化方法进行说明。
本变形例是上述第4实施方式的第7变形例中的初始化方法的变形例，如图1所示，本实施方式的手术支援机器人1K(医疗用机械手)代替上述第7变形例的控制部6J而具有控制部6K。
下面，以与上述第7变形例的不同之处为中心进行说明。
如图31所示，控制部6K代替上述第7变形例的初始化控制单元201J而具有初始化控制单元201K。
如图32所示，初始化控制单元201K代替上述第7变形例的收敛动作控制部215J、驱动量修正部213J而具有收敛动作控制部215K、驱动量修正部213K。
收敛动作控制部215K、驱动量修正部213K进行的控制的说明与动作说明一起进行。
接着，以本变形例的医疗用机械手的初始化方法为中心对手术支援机器人1K的动作进行说明。
图49是示出本发明的第4实施方式的变形例(第8变形例)的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。图50A、图50B是说明本发明的第4实施方式的变形例(第8变形例)的医疗用机械手的初始化方法的初始化动作的示意图。
在本变形例中，为了进行臂部98的初始化，按照图49的流程执行图49所示的步骤S191～S201。
步骤S191～S195构成如下的平行化步骤：以使固定第1关节12的角度并进行臂部98的进退移动而取得的基于轨迹的光像的偏移量更小的方式求出驱动量，以该驱动量对第2关节14进行驱动，在判定为第2收敛状态的情况下，该平行化步骤结束，使光轴OL和基准轴线O平行。与上述第3实施方式的第6变形例的平行化步骤同样进行本步骤。
如上述第6变形例中说明的那样，如臂部78那样在偏置量为0的情况下，即使具有2个冗余关节，通过固定一个冗余关节并取得基于进退移动的轨迹，也能够使光轴OL与基准轴线O平行。
臂部98具有屈曲平面方向偏置，所以，光轴OL和臂轴线O13在屈曲平面内移动并保持相互平行的位置关系。
因此，与上述第6变形例完全相同，能够使光轴OL和基准轴线O成为平行化状态。
除了通过收敛动作控制部215K和驱动量修正部213K进行控制这点以外，步骤S191～S195是与上述第6变形例的步骤S131～S135(参照图42)相同的步骤。
根据这些步骤，例如，臂部98从图45所示的屈曲状态起，如图50A所示，得到光轴OL和基准轴线O平行的平行化状态。
当通过步骤S194判定为第2收敛状态时，收敛动作控制部215K转移到步骤S196。
步骤S196～S200是如下的光轴对齐步骤：以使固定第2关节14的角度并进行臂部98的旋转移动而取得的轨迹的直径更小的方式求出第1关节12和第2关节14相互在相反方向上以相同角度屈曲的驱动量，以该驱动量对第1关节12和第2关节14进行驱动，在判定为第1收敛状态的情况下，该光轴对齐步骤结束，使光轴OL和基准轴线O对齐。与上述第6变形例的直线化步骤同样进行本步骤。
除了通过收敛动作控制部215K和驱动量修正部213K进行控制这点以外，步骤S196～S200是与上述第6变形例的步骤S136～S140(参照图42)相同的步骤。
在这些步骤中，在步骤S199中，射束点B的轨迹的直径收敛，在判定为第1收敛状态之前的期间内，根据通过臂部98的旋转移动而取得的轨迹，进行第1关节12和第2关节14的驱动量的修正，以使得臂部98中的光轴OL与基准轴线O平行。
当反复进行这种步骤时，与上述第6变形例同样，成为光轴OL和基准轴线O平行、且射束点B收敛在点P0上的状态。但是，由于臂部98的光轴OL偏置，所以，如图50B所示，在与上述第7变形例相同的光轴对齐状态下收敛。
由此，在步骤S200中判定为第2收敛状态，收敛动作控制部215K转移到步骤S201。
步骤S201是构成与上述第7变形例相同的臂轴线对齐步骤的步骤，具体而言，通过按照图48的流程执行图48所示的步骤S181、S182来进行步骤S201。
当步骤S182结束后，步骤S201结束，初始化动作结束。
根据本变形例的手术支援机器人1K，如上所述，由于能够对臂部98进行初始化，所以，能够从臂部98的位置姿势已知的状态起开始进行控制，能够进行直观的操作。
本变形例成为示出如下情况的例子：在具有2个冗余关节、光轴OL关于前端侧的冗余关节在屈曲平面方向上偏置的情况下，能够进行初始化。
[第5实施方式]
接着，对本发明的第5实施方式的医疗用机械手和医疗用机械手的初始化方法进行说明。
图51A、图51B是示出本发明的第5实施方式的医疗用机械手的主要部的结构的正面观察的屈曲状态的示意图和对齐状态的示意图。图52是示出本发明的第5实施方式的医疗用机械手的控制部的主要功能结构的功能框图。图53是示出本发明的第5实施方式的医疗用机械手的初始化控制的功能结构的功能框图。
如图1所示，本实施方式的手术支援机器人1L(医疗用机械手)代替上述第3实施方式的手术器具18F、控制部6F而具有手术器具18L、控制部6L。
下面，以与上述第3实施方式的不同之处为中心进行说明。
如图51A、图51B中示意地示出主要部那样，手术器具18L代替上述第3实施方式的臂部78而具有臂部108。
上述第3实施方式的臂部78具有一组冗余关节，与此相对，臂部108是在两个方向上具有冗余关节的情况的例子。该情况下的冗余关节也可以是3组以上，但是，下面，作为一例，对两组的情况的例子进行说明。
臂部108从基端侧朝向前端侧依次具有第1臂11、第1关节12、第2臂13、第2关节14、第3臂15、第3关节22(屈曲用关节)、第4臂23(臂)、第4关节24(屈曲用关节)和第5臂25(臂)。
臂部108是如下的多关节构造的臂部：通过第1关节12、第2关节14、第3关节22、第4关节24，第1臂11、第2臂13、第3臂15、第4臂23、第5臂25(臂)能够屈曲(参照图51A)，设置成能够与基准轴线O对齐。
下面，在说明相互的位置关系的情况下，只要没有特别说明，则设为处于各臂与基准轴线O对齐的状态(对齐状态)进行说明。
第1臂11、第1关节12和第2臂13具有与臂部78相同的结构。
第2关节14的不同之处仅在于，设置在第2转动轴O14绕臂轴线O13旋转90°的位置。因此，第1转动轴O12和第2关节14处于垂直的位置关系，相互不成为冗余关系。
第3臂15的不同之处在于，去除臂前端15b的处置部16、光纤端面17b，连结有第3关节22。
第3关节22是具有绕第3转动轴O22转动的旋转体的转动关节。在第3关节22的旋转体上，以与第3转动轴O22同轴的方式设置有传递来自基端侧的旋转驱动力的滑轮22a。
在滑轮22a上卷绕有从驱动部5延伸并经由第1臂11、第1关节12、第2臂13、第2关节14、第3臂15贯穿插入的省略图示的驱动线(驱动力传递线材)。该驱动线例如在贯穿插入到线圈护套等中的状态下环绕在插入部3(第1臂11)内，在基端侧与驱动部5(后述关节驱动马达22A)连接。因此，通过驱动部5(后述关节驱动马达22A)沿着插入部3(第1臂11)的长度方向推拉该驱动线，由此，滑轮22a和固定有滑轮22a的旋转体转动。
在设置有滑轮22a的旋转体上连结第4臂23。
第3关节22以与基准轴线O和第2转动轴O14垂直的位置关系在第3臂15的臂前端15b进行连结。
第4臂23是沿着臂轴线O23延伸的部件，在本实施方式中，作为一例，采用臂轴线O23成为中心轴线的筒状部件。
第4臂23的臂基端23a与第3关节22连结，以使得第4臂23能够以臂轴线O15与第3关节22的交点为中心绕第3转动轴O22转动。
第4关节24是具有绕第4转动轴O24转动的旋转体的转动关节。在第4关节24的旋转体上，虽然省略图示，但是，以与第4转动轴O24同轴的方式设置有与第3关节22的滑轮22a相同的滑轮。与滑轮22a的情况同样，在该滑轮上卷绕有基端部与驱动部5(后述关节驱动马达24A)连接、从驱动部5(后述关节驱动马达24A)延伸到第4关节24的省略图示的驱动线(驱动力传递线材)。
因此，通过驱动部5(后述关节驱动马达24A)沿着插入部3(第1臂11)的长度方向推拉该驱动线，由此，该滑轮和固定有滑轮的旋转体转动。
在设置有滑轮22a的旋转体上连结第5臂25。
第4关节24以与基准轴线O和第3转动轴O22垂直的位置关系在第4臂23的臂前端23b进行连结。
第5臂25是沿着臂轴线O25延伸的部件，在本实施方式中，作为一例，采用臂轴线O25成为中心轴线的筒状部件。
第5臂25的臂基端25a与第4关节24连结，以使得第5臂25能够以臂轴线O23与第4关节24的交点为中心绕第4转动轴O24转动。
如图3A、图3B所示，在臂前端25b上以与上述第3实施方式的臂部78的臂前端15b中的光纤端面17b、处置部16相同的位置关系设置有光纤端面17b、处置部16。
如图52所示，在本实施方式的驱动部5设置有关节驱动马达22A、24A，作为用于分别向第3关节22、第4关节24供给旋转驱动力的马达。关节驱动马达22A、24A以能够通信的方式与主体控制单元200(图52参照)和初始化控制单元201L(参照图53)连接。
在这种结构的臂部108中，在各臂的轴在一条直线上对齐的情况下，第1关节12和第3关节22由于将图51B中的图示纸面作为屈曲平面，所以，存在冗余关系。并且，第2关节14和第4关节24由于将图51B中的图示纸面垂直方向的平面作为屈曲平面，所以，存在冗余关系。
根据这种臂部108的结构，本实施方式的臂信息供给部11c传递“屈曲用关节为4个”、“冗余关节为第1关节12和第3关节22以及第2关节14和第4关节24这两组”、“偏置量为0”这样的臂部108的结构信息。
如图52所示，控制部6L与上述第3实施方式的控制部6F的不同之处在于，代替上述第3实施方式的初始化控制单元201F而具有初始化控制单元201L。
如图53所示，初始化控制单元201L与上述第3实施方式的初始化控制单元201F的不同之处在于，代替上述第3实施方式的收敛动作控制部215F、驱动量修正部213F、收敛判定部211C而具有收敛动作控制部215L、驱动量修正部213L、收敛判定部211L(收敛判定量计算部)。
收敛动作控制部215L、驱动量修正部213L、收敛判定部211L进行的控制在动作说明中进行说明。
接着，以本变形例的医疗用机械手的初始化方法为中心对手术支援机器人1L的动作进行说明。
图54是示出本发明的第5实施方式的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。
在本实施方式中，关于相互存在冗余关节的关系的屈曲用关节彼此，反复应用上述第3实施方式中的初始化方法，由此进行初始化。
具体而言，按照图54的流程执行图54所示的步骤S211～S214。
关于一组冗余关节，只要维持基于旋转移动的收敛动作和基于进退移动的收敛动作的顺序即可，针对各关节的执行顺序没有特别限定。
下面，作为一例，对从臂部108的前端侧的关节起执行收敛动作的情况的例子进行说明。在图54的流程中，从前端侧朝向基端侧将臂部108的关节称为关节1～4(下面，为了不与其他附图的标号混淆，在本说明书中，如[关节1]那样用大括号括起来表示)。[关节1]、[关节3]分别是一组冗余关节中的第1冗余关节、第2冗余关节。[关节2]、[关节4]分别是另一个冗余关节中的第1冗余关节、第2冗余关节。
在本实施方式中，[关节1]～[关节4]相当于第4关节24、第3关节22、第2关节14、第1关节12。
并且，下面，为了便于参照方向，将与第1转动轴O12平行的方向称为X方向，将与第1转动轴O12和基准轴线O垂直的方向称为Y方向。
X方向是在臂部108的对齐状态下与第1转动轴O12、第3转动轴O22平行的方向。
Y方向是在臂部108的对齐状态下与第2转动轴O14、第4转动轴O24平行的方向。
步骤S211是如下的步骤：通过收敛动作控制部215L的控制，在固定第3关节22([关节2])、第1关节12([关节4])的角度的状态下，设第4关节24([关节1])为第1冗余关节、第2关节14([关节3])为第2冗余关节，进行偏置量0的冗余关节的对齐。
具体而言，步骤S211按照图38的流程执行图38所示的上述步骤S221～S228、S229、S230。
除了通过收敛动作控制部215L的控制来进行这点以外，步骤S221～S228是与上述第3实施方式的步骤S111～S118(参照图38)相同的步骤。
除了收敛判定部211L通过从Y方向观察的偏移量、即偏移量的X方向成分来判定偏移量的收敛这点以外，步骤S229是与上述步骤S119相同的步骤。
除了驱动量修正部213L根据X方向中的偏移方向来判定驱动方向这点以外，步骤S230是与上述步骤S120相同的步骤。
当执行步骤S211后，第4关节24和第3关节22的驱动量被修正，从Y方向观察的臂轴线O15、O23、O25在一条直线上对齐。
接着，进行步骤S212。本步骤是如下的步骤：通过收敛动作控制部215L，在固定第4关节24([关节1])、第2关节14([关节3])的角度的状态下，设第3关节22([关节2])为第1冗余关节、第1关节12([关节4])为第2冗余关节，进行偏置量0的冗余关节的对齐。
具体而言，步骤S212按照图38的流程执行图38所示的上述步骤S221～S228、S229’、S230’。
除了收敛判定部211L通过从X方向观察的偏移量、即偏移量的Y方向成分来判定偏移量的收敛这点以外，步骤S229’是与上述步骤S119相同的步骤。
除了驱动量修正部213L根据Y方向中的偏移方向来判定驱动方向这点以外，步骤S230’是与上述步骤S120相同的步骤。
这样，当执行S212后，第3关节22和第1关节12的驱动量被修正，从X方向观察的臂轴线O11、O13、O15、O23、O25在一条直线上对齐。
接着，步骤S213是如下的步骤：通过收敛动作控制部215L的控制，对臂部108进行旋转移动并取得轨迹，确认臂部108的对齐状态。
除了通过收敛动作控制部215L、收敛判定部211L的控制来执行这点以外步骤S213、S214是与上述第1实施方式的步骤S1～S4相同的步骤。
在步骤S214中直径未收敛的情况下，转移到步骤S211。
在直径收敛的情况下，在步骤S211、S212中达成X方向和Y方向中的第2收敛状态，在步骤S214中达成第1收敛状态，所以，收敛判定部211L判定为收敛。收敛动作控制部215L接受该判定结果的通知，结束初始化动作。
这样，臂部108成为臂轴线O11、O13、O15、O23、O25与基准轴线O对齐的对齐状态，被初始化。
根据本实施方式的手术支援机器人1L，如上所述，由于能够对臂部108进行初始化，所以，能够从臂部108的位置姿势已知的状态起开始进行控制，能够进行直观的操作。
本实施方式成为具有多组冗余关节、偏置量为0的情况下的初始化动作的一例。
在本实施方式中，在分别判定X方向、Y方向的偏移量的收敛的步骤S211、S212结束后，进行步骤S213，取得基于臂的旋转移动的轨迹，在步骤S214中进行收敛状态的判定。该情况下，步骤S213、S214成为同时确认X方向和Y方向的收敛状态的步骤。
此时，基于旋转移动的轨迹与通过进退移动而提取出的偏移量相比，扩大了从对齐状态起的偏移而容易提取，所以，能够高精度地确认最终的对齐状态。
但是，根据内壁S的倾斜等的条件，在容易根据基于进退移动的光像的偏移量来判定对齐状态的情况下，在本实施方式中，可以代替步骤S213、S214而置换为在固定各关节的转动角的状态下进行进退移动并取得偏移量的步骤、以及判定该偏移量的长度是否收敛的步骤。
该情况下，在进行判定的步骤中未收敛的情况下，转移到步骤S211，反复进行各步骤，直到收敛为止。
[第9变形例]
接着，对上述第5实施方式的变形例(第9变形例)的医疗用机械手的初始化方法进行说明。
图55是示出本发明的第5实施方式的变形例(第9变形例)的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。
本变形例的医疗用机械手的初始化方法是上述第5实施方式的臂部108的初始化方法的变形例。
上述第5实施方式的初始化方法成为进行如下对齐的动作的情况下的例子：在根据其屈曲方向从一个方向观察一组冗余关节时，在使臂的轴线对齐后，在根据其屈曲方向从另一个方向观察另一组冗余关节时，使臂的轴线对齐。
与此相对，在本变形例中，成为如下情况的例子：在各组冗余关节中进行基于旋转移动的收敛动作后，在各组冗余关节中进行基于进退移动的收敛动作。
具体而言，按照图55的流程执行图55所示的步骤S231～S238。
但是，图55所示的流程是一例，在各组内将哪个关节分配给第1冗余关节、第2冗余关节没有特别限定，在各组间哪个第1冗余关节先移动也没有特别限定。
步骤S231、S232是与上述第5实施方式的步骤S213、S214相同的步骤。
在步骤S232中直径未收敛的情况下，转移到步骤S233。
在直径收敛的情况下，转移到步骤S235。
步骤S233是设第4关节24([关节1])为第1冗余关节、固定其他[关节2]～[关节4]并对第4关节24的驱动量进行修正的步骤，是与上述第5实施方式的步骤S225相同的步骤。
步骤S233结束后，转移到步骤S234。
除了设第3关节22([关节2])为第1冗余关节、固定其他[关节1]、[关节3]、[关节4]并对第3关节22的驱动量进行修正这点以外，步骤S234是与上述步骤S233相同的步骤。
步骤S236结束后，转移到步骤S231。
步骤S235是与上述第5实施方式的步骤S226～S228(参照图38)相同的步骤。
接着进行的步骤S236是与上述第5实施方式的步骤S229相同的步骤。
在步骤S236中偏移量未收敛的情况下，转移到步骤S237。
在偏移量收敛的情况下，在步骤S232中，达成X方向和Y方向中的第1收敛状态，在步骤S236中，达成X方向和Y方向中的第2收敛状态。
因此，收敛判定部211L判定为收敛。收敛动作控制部215L接受该判定结果的通知，结束初始化动作。
这样，臂部108成为臂轴线O11、O13、O15、O23、O25与基准轴线O对齐的对齐状态，被初始化。
步骤S237是与上述第5实施方式的步骤S230相同的步骤。即，是设第2关节14([关节3])为第2冗余关节、固定其他[关节1]、[关节2]、[关节4]并根据基于进退移动的光像的偏移量对第2关节14的驱动量进行修正的步骤。
步骤S237结束后，转移到步骤S238。
步骤S238是与上述第5实施方式的步骤S229’相同的步骤。即，是设第1关节12([关节4])为第2冗余关节、固定其他[关节1]～[关节3]并根据基于进退移动的光像的偏移量对第1关节12的驱动量进行修正的步骤。
步骤S238结束后，转移到步骤S231，反复进行步骤S231～步骤S236。
根据本变形例的手术支援机器人1L，如上所述，由于能够对臂部108进行初始化，所以，能够从臂部108的位置姿势已知的状态起开始进行控制，能够进行直观的操作。
本变形例成为具有多组冗余关节、偏置量为0的情况下的初始化动作的一例。
另外，在本变形例中，对在步骤S236之后省略了确认最终的对齐状态的步骤的情况的例子进行了说明，但是，为了得到更高精度的对齐状态，与上述第5实施方式同样，也可以在步骤S236之后执行与步骤S213、S214相同的步骤。在步骤S214中未收敛的情况下，转移到步骤S231，反复进行全部步骤，直到收敛为止。
[第6实施方式]
接着，对本发明的第6实施方式的医疗用机械手和医疗用机械手的初始化方法进行说明。
图56A、图56B是示出本发明的第6实施方式的医疗用机械手的主要部的结构的正面观察的屈曲状态的示意图和对齐状态的示意图。
如图1所示，本实施方式的手术支援机器人1M(医疗用机械手)代替上述第5实施方式的手术器具18L、控制部6L而具有手术器具18M、控制部6M。
下面，以与上述第5实施方式的不同之处为中心进行说明。
如图56A、图56B中示意地示出主要部那样，手术器具18M代替上述第3实施方式的臂部108而具有臂部118。
臂部118代替上述第5实施方式的臂部108的第5臂25而具有第5臂105(臂)。
第5臂105与第5臂25的不同之处仅在于，代替第5臂25的臂前端25b而具有使光纤端面17b平行移动距离h(其中h>0)来进行配置的臂前端105b。
如图22A、图22B所示，光纤端面17b的光轴OL在与处置部16的开闭方向(参照图22A中的箭头)垂直的方向上从臂轴线O25平行移动距离h。因此，臂部118中的偏置量为h。
如图56A、图56B所示，偏置方向成为沿着最接近第5臂105的基端侧的屈曲用关节即第4关节24的第4转动轴O24的方向。
根据这种臂部118的结构，本实施方式的臂信息供给部11c传递“屈曲用关节为4个”、“冗余关节为第1关节12和第3关节22以及第2关节14和第4关节24这两组”、“偏置量的大小为h、偏置方向为转动轴方向偏置”这样的臂部118的结构信息。
如图52所示，控制部6M与上述第5实施方式的控制部6L的不同之处在于，代替上述第5实施方式的初始化控制单元201L而具有初始化控制单元201M。
如图53所示，初始化控制单元201M与上述第5实施方式的初始化控制单元201M的不同之处在于，代替上述第5实施方式的收敛动作控制部215L、驱动量修正部213L而具有收敛动作控制部215M、驱动量修正部213M。
收敛动作控制部215M、驱动量修正部213M进行的控制在动作说明中进行说明。
接着，以本变形例的医疗用机械手的初始化方法为中心对手术支援机器人1M的动作进行说明。
图57是示出本发明的第6实施方式的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。
在本实施方式中，与上述第5实施方式同样，在各冗余关节之间进行第1收敛步骤、第2收敛步骤后，进行与上述第4实施方式的第7变形例相同的臂轴线对齐步骤，由此进行初始化。
具体而言，按照图57的流程执行图57所示的步骤S251～S255。
在本实施方式中，关于一组冗余关节，只要维持基于旋转移动的收敛动作和基于进退移动的收敛动作的顺序即可，针对各关节的执行顺序没有特别限定。
下面，作为一例，对从臂部118的前端侧的关节起执行收敛动作的情况的例子进行说明。在图57的流程中，与上述第5实施方式同样，从前端侧朝向基端侧将臂部118的关节称为关节1～4。
并且，下面，为了便于参照方向，与上述第5实施方式同样，将与第1转动轴O12平行的方向称为X方向，将与第1转动轴O12和基准轴线O垂直的方向称为Y方向。
除了通过控制部6M来控制臂部118这点以外，步骤S251～S254是与上述第5实施方式的步骤S211～S214(参照图54)相同的步骤。
在步骤S254中直径未收敛的情况下，转移到步骤S251。
在直径收敛的情况下，在步骤S251、S252中达成X方向和Y方向中的第2收敛状态，在步骤S254中达成第1收敛状态。
此时，由于臂部118的光轴OL具有偏置量h，所以，与上述第4实施方式的第7变形例同样，如图56B所示，在光轴OL和基准轴线O对齐、并且臂轴线O105从基准轴线O平行移动偏置量h的状态(下面称为“光轴对齐状态”。)下收敛。
即，当设基准轴线O和臂轴线O13、O15所成的角度为α时，臂轴线O13、O15和臂轴线O23所成的角成为同位角，所以与角度α相等。
根据第1转动轴O12与第3关节22的距离和偏置量h，唯一地决定角度α。
由此，通过收敛判定部211L判定为收敛，所以，转移到步骤S255。
步骤S255是构成本实施方式中的臂轴对齐步骤的步骤，除了分别设第1关节12和第3关节22为第1冗余关节和第2冗余关节这点以外，是与上述第4实施方式的第7变形例中的步骤S181、S182(参照图48)相同的步骤。
即，驱动量修正部213M从臂部118的结构信息取得第1转动轴O12与第3关节22的距离和偏置量h的信息，包含驱动方向在内计算角度α(步骤S181)，与步骤S182同样，对第1关节12和第3关节22进行驱动。
这样，臂部118成为臂轴线O11、O13、O15、O23、O105与基准轴线O对齐的对齐状态，被初始化。
根据本实施方式的手术支援机器人1M，如上所述，由于能够对臂部118进行初始化，所以，能够从臂部118的位置姿势已知的状态起开始进行控制，能够进行直观的操作。
本实施方式成为具有多组冗余关节、偏置量为h的情况下的初始化动作的一例。
[第10变形例]
接着，对上述第6实施方式的变形例(第10变形例)的医疗用机械手的初始化方法进行说明。
图58是示出本发明的第6实施方式的变形例(第10变形例)的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。
本变形例的医疗用机械手的初始化方法是上述第6实施方式的臂部118的初始化方法的变形例。
上述第6实施方式的初始化方法成为进行如下对齐的动作的情况下的例子：在根据其屈曲方向从一个方向观察一组冗余关节时，在使臂的轴线对齐后，在根据其屈曲方向从另一个方向观察另一组冗余关节时，使臂的轴线对齐。
与此相对，在本变形例中，成为如下情况的例子：在各组冗余关节中进行基于旋转移动的收敛动作后，在各组冗余关节中进行基于进退移动的收敛动作。
具体而言，按照图58的流程执行图58所示的步骤S261、S262。
步骤S261是使臂部118的光轴OL和基准轴线O对齐的步骤，除了通过控制部6M进行控制这点以外，是与上述第5实施方式的第9变形例的步骤S231～S238(参照图55)相同的步骤。但是，与上述第9变形例的不同之处在于，由于本变形例的臂部118具有偏置，所以，在步骤S238结束后，成为图56B所示的光轴对齐状态。因此，本步骤构成进行第1收敛步骤和第2收敛步骤而使光轴OL和基准轴线O对齐的光轴对齐步骤。
步骤S262是与上述第6实施方式的步骤S255相同的步骤。
由此，与上述步骤S255同样，臂部118的第1转动轴O12和第3关节22被驱动。其结果，臂部118成为臂轴线O11、O13、O15、O23、O105与基准轴线O对齐的对齐状态，被初始化。
但是，与上述第6实施方式同样，图58所示的流程是一例，在各组内将哪个关节分配给第1冗余关节、第2冗余关节没有特别限定。并且，在各组间哪个第1冗余关节先移动也没有特别限定。
根据本变形例的手术支援机器人1M，如上所述，由于能够对臂部118进行初始化，所以，能够从臂部118的位置姿势已知的状态起开始进行控制，能够进行直观的操作。
[第7实施方式]
接着，对本发明的第7实施方式的医疗用机械手和医疗用机械手的初始化方法进行说明。
图59是示出本发明的第7实施方式的医疗用机械手的初始化控制的功能结构的功能框图。
如图1所示，本实施方式的手术支援机器人1N(医疗用机械手)代替上述第4实施方式的第7变形例的控制部6J而具有控制部6N。
下面，以与上述第7变形例的不同之处为中心进行说明。
如图31所示，控制部6N与上述第7变形例的控制部6J的不同之处在于，代替上述第7变形例的初始化控制单元201J而具有初始化控制单元201N。
如图59所示，初始化控制单元201N与上述第7变形例的初始化控制单元201J的不同之处在于，代替上述第7变形例的收敛动作控制部215J而具有收敛动作控制部215N，追加了空回测定控制部216。
收敛动作控制部215N进行的控制在动作说明中进行说明。
空回测定控制部216从光照射部17照射激光光束L，并且驱动屈曲用关节，以使得屈曲用关节进行在规定角度范围内往复的屈曲动作，根据由摄像部9拍摄到的射束点B的位置和屈曲用关节的驱动指令值的关系，测定屈曲用关节的空回量。
因此，空回测定控制部216以能够通信的方式与收敛动作控制部215N、关节驱动马达12A、14A、摄像部9连接。
接着，以本变形例的医疗用机械手的初始化方法为中心对手术支援机器人1N的动作进行说明。
图60是示出本发明的第7实施方式的医疗用机械手的初始化方法的流程的流程图。图61是本发明的第7实施方式的医疗用机械手的初始化方法的动作说明图。图62是用于说明空回的计算方法的示意曲线图。横轴表示驱动指令值，纵轴表示光像的位置。
本实施方式的初始化方法是上述第7变形例的臂部98的初始化方法的变形例，与上述第7变形例的不同之处在于，在进行上述第7变形例的第1收敛步骤之前进行空回测定步骤。
具体而言，按照图60的流程执行图60所示的步骤S271～S276。
步骤S271是构成本实施方式的空回测定步骤的步骤。
收敛动作控制部215N点亮光照射部17，向空回测定控制部216送出控制信号，开始进行空回测定。
空回测定控制部216驱动关节驱动马达12A以使其进行在预定的角度范围内往复的屈曲动作，以时间序列取得由摄像部9拍摄到的射束点B的图像。
例如，如图61所示，进行在内壁S上成为点a和点b的角度之间往复的屈曲动作。
空回测定控制部216根据所取得的射束点B的图像计算射束点B的中心位置，求出射束点B的移动坐标和驱动指令值的关系。
如图62所示，例如，在从点a、b的中间的点c朝向点a进行驱动的情况下，当在关节驱动马达12A中存在空回时，在到达点a后开始向点c侧返回之前，根据空回的量，射束点B的移动停止。空回测定控制部216在到达点a并使方向反转时，以单位驱动量逐步驱动关节驱动马达12A，从图像中检测射束点B的位置。求出射束点B开始移动之前所需要的单位驱动量的大小作为空回量BLa。
同样，在点b侧也求出空回量BLb。
接着，关于关节驱动马达14A，也同样求出空回量BLa、BLb。
这些空回量BLa、BLb被送出到收敛动作控制部215N。
收敛动作控制部215N将各空回量BLa、BLb送出到驱动量修正部213N。在驱动量修正部213N中，在变更关节驱动马达12A、14A的驱动方向时，作为驱动指令值，生成对各个空回量BLa、BLb进行校正后的驱动指令值。
以上，步骤S271结束。
接着，进行步骤S272～S276。
步骤S272是与上述第7变形例中的步骤S161～S165(参照图46)相同的步骤。
接着进行的步骤S273是与上述第7变形例中的步骤S166～S168(参照图46)相同的步骤。
步骤S274～S276是与上述第7变形例中的步骤S169～S171(参照图46)相同的步骤。
这样，步骤S272～S276成为与上述第7变形例的步骤S161～S171相同的步骤。但是，在这些各步骤中，在关节驱动马达12A、14A的驱动方向被变更的情况下，通过驱动量修正部213N对空回量进行校正。
因此，消除了由于空回而引起的驱动量的变动，所以，收敛动作迅速。
并且，特别是在步骤S276中去除了由于空回而引起的对齐误差，所以，能够形成更高精度的对齐状态。
在现有的臂部中，在存在由于空回而引起的驱动量的变动的情况下，当控制参数不适当时，操作部与臂部的动作的对应关系不一致，可能损害直观的操作。但是，根据本变形例的手术支援机器人1N，如上所述，消除了由于空回而引起的驱动量的变动。由此，能够对臂部98进行初始化，所以，能够从臂部98的位置姿势已知的状态起开始进行控制，能够进行直观的操作。
以上说明了本发明的各实施方式和各变形例，但是，本发明不限于这些实施方式和变形例。能够在本发明的技术思想范围内对上述说明的全部结构要素进行适当变形、组合、删除来实施。
下面，对能够应用于上述各实施方式和各变形例的其他变形例进行说明。
在上述各实施方式和各变形例的说明中，说明了如下情况的例子：在取得了臂部的基于旋转驱动的参照轨迹后，在停止旋转移动的状态下进行屈曲用关节的驱动，由此，决定使轨迹的直径缩小的驱动方向和驱动量。但是，也可以变更驱动方向和驱动量而不停止旋转移动。
图63A、图63B是示出本发明的第1实施方式的变形例的医疗用机械手的初始化方法中的光像的轨迹的例子的示意图。
例如，能够进行以下动作。
如图63A所示，在第1实施方式中，取得闭合曲线Q后，不停止臂部8的旋转移动，以尝试驱动量对第1关节12进行驱动，取得射束点B移动到射束点B’的轨迹。根据该图像计算到闭合曲线Q的距离Δ。然后，使旋转臂部8选择，并以Δ-δ向相反方向驱动第1关节12，射束点B’如射束点B”那样移动后，如图63B所示，保持该角度，取得射束点B”’描绘的基于旋转移动的轨迹，得到闭合曲线Q’。反复进行这些动作，在得到第1收敛状态之前持续。
这种旋转移动的变形例能够应用于使用旋转移动的全部实施方式和变形例。
在上述各实施方式和各变形例的说明中，作为一例，说明了为了判定轨迹的收敛状态而根据轨迹计算的规定的物理量在通过移动部进行旋转移动的情况下是轨迹的直径，在通过移动部进行进退移动的情况下是光像的偏移量。
但是，规定的物理量不限于此。例如，也可以采用基于旋转运动的轨迹的长度、或追踪轨迹而包围的部分的面积等。
在上述各实施方式和各变形例中，说明了如下情况的例子：取得光像的轨迹(轨迹取得步骤)，根据该轨迹计算用于判定轨迹的收敛状态的规定的物理量即轨迹的直径或光像的偏移量(收敛判定量计算步骤)，在收敛判定步骤中判定为该轨迹的直径或光像的偏移量未收敛的情况下，对屈曲用关节的驱动量进行修正(驱动量修正步骤)，反复进行轨迹取得步骤、收敛判定量计算步骤、收敛判定步骤和驱动量修正步骤，直到轨迹收敛为止。
但是，收敛判定步骤和驱动量修正步骤不限于这种实施方式。
例如，从包含成为收敛状态的驱动量的范围内选择多个驱动量，以这些多个驱动量对屈曲用关节进行驱动，在各个驱动状态下进行轨迹取得步骤、收敛判定量计算步骤，取得多个轨迹和规定的物理量。然后，进行通过求出多个物理量的最小值来判定轨迹的收敛的收敛判定步骤。然后，进行如下的驱动量修正步骤：根据通过收敛判定步骤作为收敛判定量计算步骤中计算出的多个物理量的最小值而选择出的驱动量，对屈曲用关节的驱动量进行修正。
针对这种变形例，对物理量为轨迹的直径的情况的例子进行说明。
图64是示出能够应用于本发明的各实施方式和各变形例的医疗用机械手的初始化方法的驱动量修正步骤和收敛判定步骤的变形例(第11变形例)的流程的流程图。
例如，对应于上述第1实施方式的图8所示的流程，按照图64的流程执行图64所示的步骤S281～S292，由此进行本变形例。
为了执行这种流程，例如，在上述第1实施方式的手术支援机器人1中，代替收敛判定部211、收敛动作控制部215、驱动量修正部213而具有进行以下动作的收敛判定部211X(收敛判定量计算部)、收敛动作控制部215X、驱动量修正部213X(参照图6)。
下面，以与上述第1实施方式的不同之处为中心进行说明。
在步骤S281中，收敛动作控制部215X设定N个(其中，N为3以上的整数)驱动量。
关于N个驱动量，可以预先存储以适当的驱动步骤对初始化所需要的驱动范围进行分割后得到的固定值，也可以由操作者经由操作部2输入驱动范围、驱动步骤等，由收敛动作控制部215X根据这些输入值进行设定。
任意情况下，在驱动范围中，根据高精度地实现收敛状态的驱动范围、驱动步骤来设定N个驱动量。
接着，进行步骤S282。在本步骤中，收敛动作控制部215X设定计数器n，代入初始值0。
接着，在步骤S283中，收敛动作控制部215X将计数器n更新为n＝n+1。
接着，进行步骤S284～S286。步骤S284～S286是与图8所示的步骤S1～S3相同的步骤。
接着，进行步骤S287。本步骤是将步骤S286中计算出的轨迹的直径作为第n个直径存储在轨迹存储部212中的步骤。
接着，在步骤S288中，从收敛动作控制部215X向驱动量修正部213X送出控制信号，通过驱动量修正部213X对关节驱动马达12A进行驱动。
此时的驱动量是N个驱动量中的第n个驱动量。
接着，进行步骤S289。本步骤是判定计数器n是否为N以上的步骤。
在n小于N的情况下，转移到步骤S283。
在n为N以上的情况下，转移到步骤S290。
由此，反复进行N次步骤S283～S288后，转移到步骤S290。
步骤S290是收敛判定部211X从轨迹存储部212中读出N个轨迹的直径的步骤。
接着，进行步骤S291。本步骤是收敛判定部211X对N个轨迹的直径进行比较、求出最小值并利用该最小值判定为轨迹收敛的步骤。
收敛判定部211X将得到最小值时的计数器值n送出到收敛动作控制部215X。
以上，步骤S291结束。
接着，进行步骤S292。本步骤是将屈曲用关节的驱动量修正为轨迹的直径最小的驱动量的步骤。在本步骤中，从收敛动作控制部215X向驱动量修正部213X送出控制信号，通过驱动量修正部213X对关节驱动马达12A进行驱动。此时的驱动量是与步骤S291中送出的计数器值n对应的驱动量。
由此，屈曲用关节以判定为轨迹收敛的驱动量被驱动，所以，在手术支援机器人1中，第2臂13与基准轴线O对齐。
在本变形例中，步骤S284、S285构成轨迹取得步骤，步骤S286构成收敛判定量计算步骤，步骤S291构成收敛判定步骤，步骤S292构成驱动量修正步骤。
根据本变形例，对应于N个驱动量取得N次的轨迹，在根据轨迹计算出的规定的物理量最小的情况下判定为轨迹收敛，所以，能够在大致固定的时间内判定收敛状态，能够抑制初始化所需要的时间的偏差。
以上将本变形例作为第1实施方式的变形例进行了说明，但是，这是一例。本变形例能够应用于上述各实施方式和各变形例。
并且，根据轨迹计算的规定的物理量不限于轨迹的直径，可以根据需要而采用适当的物理量。
在上述各实施方式和各变形例中，对计算最大直径作为基于旋转移动的轨迹的直径的情况的例子进行了说明，但是，只要能够进行直径的收敛的判定即可，不限于此。
例如，也可以使用平均直径。
并且，在轨迹能够近似为圆形或椭圆形的情况下，也可以使用应用曲线等而得到的圆或椭圆的直径。
上述第7实施方式中说明的空回测定控制部也可以应用于上述各实施方式和各变形例。
在上述各实施方式和各变形例中，对从臂信息供给部11c传递臂部的结构信息的情况的例子进行了说明，但是，臂信息供给部11c不是必须的结构。例如，在臂部的拆装或更换时，也可以通过操作部2输入臂部的结构信息。该情况下，操作部2构成臂信息供给部。
并且，臂部的结构信息也可以构成为，预先在臂部信息存储部即存储部214中存储与能够拆装或更换的臂部有关的全部信息，选择与从臂信息供给部11c或操作部2传递的传递码对应的信息。
并且，在不进行臂部的拆装或更换的情况下，如果在臂部信息存储部中存储有所装配的臂部的结构信息，则不需要臂信息供给部。
并且，关于上述各实施方式和各变形例中的具有不同装置结构的部分，通过组合具有适当功能的装置结构，能够实现对各实施方式和各变形例的功能进行复合的装置结构。
例如，也可以构成为，具有包含全部上述功能的装置结构，根据臂部的结构信息来实施分别对应的上述初始化动作。
并且，臂部可以与具有多个结构的臂部进行适当更换来使用。
在这种复合结构中，根据臂部的结构，有时需要对初始化动作进行变更，有时能够进行多个初始化动作。
该情况下，收敛动作控制部在初始化动作中最初进行轨迹取得步骤之前，能够进行如下的动作设定步骤：从臂部信息存储部取得臂部的结构信息，根据该臂部的结构信息来设定轨迹取得步骤、收敛判定量计算步骤、收敛判定步骤和驱动量修正步骤的动作。
在上述各实施方式和各变形例中，对关节仅由屈曲用关节构成的情况的例子进行了说明，但是，臂部也可以具有屈曲用关节以外的关节。
例如，在上述第1实施方式中，也可以构成为，在第1臂11的中间部具有使臂前端11b相对于臂基端11a沿着臂轴线O11进退的滑动关节、使臂前端11b相对于臂基端11a绕臂轴线O11旋转的轴旋转关节。
由于这种滑动关节、轴旋转关节不使第1臂11屈曲，所以，不变更臂部8的屈曲状态。因此，在使第1臂11和第2臂13沿着基准轴线O对齐的初始化操作时，通过停止这些滑动关节、轴旋转关节的驱动，能够与不具有滑动关节、轴旋转关节的情况完全同样地进行初始化动作。
在其他实施方式、变形例中的其他臂中也是同样的。
在上述第1变形例的说明中，对在臂部具有2个屈曲用关节、偏置量为0的情况下仅通过旋转移动进行初始化动作的情况的例子进行了说明，但是，也可以仅通过上述第2变形例中说明的进退移动进行初始化动作。
在上述各实施方式和各变形例的说明中，说明了如下情况的例子：第1臂11的臂基端11a穿过插入部3延伸到驱动部5，在驱动部5内设置有旋转驱动马达10、40A、进退驱动马达30、40B作为移动部，但是，移动部也可以固定在前端硬质部3a的内部或外部。该情况下，第1臂11整体由硬性部件构成。
在这种结构的情况下，移动部兼作为臂部的支承部。
在上述第2实施方式的说明中，说明了如下情况的例子：具有旋转轴上偏置的臂部48使用基于旋转移动的轨迹取得和基于进退移动的轨迹取得中的任意一方都能够进行初始化动作，所以，能够通过操作部2选择各个动作。
但是，也可以构成为，删除旋转驱动马达40A、进退驱动马达40B中的任意一方，仅通过一方的轨迹取得进行初始化动作。
在上述各实施方式和各变形例的说明中，在处置部16以外设置光照射部17的情况的例子进行了说明，但是，也可以构成为，在设置进行激光照射的处置部的情况下，处置部也可以兼作为光照射部。该情况下，在初始化动作中，通过从处置部照射低强度的激光光束，进行与上述激光光束L相同的光照射。
该情况下，成为如下情况的例子：如果激光光束的照射口配置在臂的轴线上，则偏置量为0，如果从臂的轴线偏移配置，在具有偏置量。
在上述各实施方式和各变形例的说明中，示意性地将由筒状部件构成的臂图示为直线，但是，这不意味着臂限定为细长的筒状。臂也可以是长度比臂的直径短、可以称为环状的筒状部件。作为这种臂的例子，例如可以举出所谓的内窥镜中使用的节轮(块)。
上述各实施方式、变形例中说明的全部结构要素能够在本发明的技术思想范围内对组合进行适当改变、删除来实施。
进而，对本发明的优选实施方式进行了说明，但是，本发明不限于这些实施方式。能够在不脱离本发明主旨的范围内进行结构的附加、省略、置换和其他变更。本发明不由所述说明进行限定，仅由附加的权利要求书进行限定。
产业上的可利用性
根据上述各方式(包含变形例)的医疗用机械手和医疗用机械手的初始化方法，能够从臂部照射光束并移动臂部，驱动屈曲用关节以使得光束的光像的轨迹收敛，进行臂部的屈曲用关节的初始化，所以，发挥能够实现臂部的直观的操作这样的效果。
标号说明
1、1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G、1H、1J、1K、1L、1M、1N：手术支援机器人(医疗用机械手)；2：操作部；2e：模式切换开关；3：插入部；3a：前端硬质部(支承部)；4：内窥镜；5：驱动部；6、6A、6B、6C、6D、6E、6F、6G、6H、6J、6K、6L、6M、6N：控制部；7：显示部；8、28、48、58、68、78、88、98、118：臂部；9：摄像部；10、40A：旋转驱动马达(旋转移动部、移动部)；11：第1臂(臂)；11c：臂信息供给部；12：第1关节(屈曲用关节)；12A、14A、22A、24A：关节驱动马达；13、43、53：第2臂(臂)；14：第2关节(屈曲用关节)；15、65、95、105：第3臂(臂)；16：处置部；17：光照射部；17b：光纤端面(照射口)；18、18A、18B、18C、18D、18E、18F、18H、18J、18L、18M：手术器具；22：第3关节(屈曲用关节)；23：第4臂(臂)；24：第4关节(屈曲用关节)；25：第5臂(臂)；30、40B：进退驱动马达(进退移动部、移动部)；40：移动部；200：主体控制单元；201、201A、201B、201C、201D、201E、201F、201G、201H、201J、201K、201L、201M、201N：初始化控制单元(初始化控制部)；210、210B、210C：轨迹取得控制部；211、211A、211B、211C、211L、211X：收敛判定部(收敛判定量计算部)；212：轨迹存储部；213、213A、213C、213D、213E、213F、213G、213H、213J、213K、213L、213M、213N、213X：驱动量修正部；214：存储部(臂信息存储部)；215、215A、215B、215C、215D、215E、215F、215G、215H、215J、215K、215L、215M、215N、215X：收敛动作控制部；216：空回测定控制部；B、B’、B”、B”’、B1、B2：射束点(光像)；BLa、BLb：空回量；C：体腔；L：激光光束(光束)；O：基准轴线；O11、O13、O15、O23、O25：臂轴线(臂的轴线)；O12：第1转动轴；O14：第2转动轴；O22：第3转动轴；O24：第4转动轴；OL：光轴；Q、Q’、Q1：闭合曲线(轨迹)；S：内壁。

Claims (29)

1.一种医疗用机械手，其具有：
插入部，其被插入到体内；
臂部，其是通过关节来连结多个臂而成的，该关节包含变更相互邻接的臂间的角度的屈曲用关节；
支承部，其在所述插入部的前端部支承所述臂部；
光照射部，其从配置在所述臂部中比所述屈曲用关节更靠前端的臂上的照射口照射具有与所述臂的轴线平行的光轴的光束；
摄像部，其设置在所述插入部的前端部或所述支承部上，对所述光束所形成的光像的轨迹进行摄像；
移动部，其具有旋转移动部和进退移动部中的至少一方，其中该旋转移动部使支承在所述支承部上的所述臂部的被支承部绕大致沿着所述插入部的长度方向的基准轴线旋转，该进退移动部使所述被支承部沿着所述基准轴线进退；以及
初始化控制部，其进行形成使所述臂部的所述臂沿着所述基准轴线对齐的基准状态的初始化控制，
该初始化控制部具有：
轨迹取得控制部，其通过控制所述光照射部、所述移动部和所述摄像部，照射所述光束，并且移动所述臂部，取得所述轨迹；
收敛判定量计算部，其根据所述轨迹计算用于判定该轨迹的收敛状态的规定的物理量；
驱动量修正部，其根据由该收敛判定量计算部计算出的所述物理量对所述屈曲用关节的驱动量进行修正。
2.根据权利要求1所述的医疗用机械手，其特征在于，
所述医疗用机械手还具有收敛判定部，该收敛判定部在所述物理量的计算值最小的情况下判定为所述轨迹收敛。
3.根据权利要求2所述的医疗用机械手，其特征在于，
所述医疗用机械手还具有收敛动作控制部，该收敛动作控制部进行反复进行所述轨迹取得控制部、所述收敛判定量计算部、所述收敛判定部和所述驱动量修正部的动作的控制，直到由所述收敛判定部判定为所述轨迹收敛为止，
所述驱动量修正部在由所述收敛判定部判定为所述轨迹未收敛的情况下，求出使所述物理量更小的所述屈曲用关节的驱动量，以该驱动量对所述屈曲用关节进行驱动。
4.根据权利要求3所述的医疗用机械手，其特征在于，
所述初始化控制部具有臂部信息存储部，该臂部信息存储部存储包含所述屈曲用关节中有无冗余关节的信息和配置有所述照射口的所述臂的轴线与所述光轴的距离即偏置量的信息在内的所述臂部的结构信息，
根据所述臂部的结构信息对所述轨迹取得控制部、所述收敛判定量计算部、所述收敛判定部和所述驱动量修正部的动作进行控制。
5.根据权利要求4所述的医疗用机械手，其特征在于，
在支承在所述支承部上的所述臂部不具有冗余关节、且所述偏置量为0或在与所述屈曲用关节的屈曲平面垂直的方向上具有正值的情况下，
所述轨迹取得控制部进行由所述旋转移动部实现的所述臂部的旋转移动或由所述进退移动部实现的所述臂部的进退移动，
所述收敛动作控制部进行针对全部所述屈曲用关节反复进行所述轨迹取得控制部、所述收敛判定量计算部、所述收敛判定部和所述驱动量修正部的动作的控制。
6.根据权利要求4所述的医疗用机械手，其特征在于，
在所述移动部具有所述旋转移动部和所述进退移动部，并且支承在所述支承部上的所述臂部不具有冗余关节、且所述偏置量在与所述屈曲用关节的屈曲平面垂直的方向上具有正值的情况下，
所述轨迹取得控制部进行由所述旋转移动部实现的所述臂部的旋转移动或由所述进退移动部实现的所述臂部的进退移动，
所述收敛判定部在所述旋转移动部对所述臂部进行了旋转移动的情况下判定是否是所述物理量收敛的第1收敛状态，
所述收敛判定部在所述进退移动部对所述臂部进行了进退移动的情况下判定是否是所述物理量收敛的第2收敛状态，
所述收敛判定部在是所述第1收敛状态、且是所述第2收敛状态的情况下判定为所述轨迹收敛，
所述收敛动作控制部进行针对全部所述屈曲用关节反复进行如下的收敛动作的控制，其中，
所述收敛动作是指，针对一个所述屈曲用关节进行以下动作，直到由所述收敛判定部判定为所述轨迹收敛为止：
第1收敛动作，通过所述旋转移动部进行所述臂部的旋转移动，通过所述驱动量修正部对所述屈曲用关节进行驱动，直到由所述收敛判定部判定为是所述第1收敛状态为止；以及
第2收敛动作，通过所述进退移动部进行所述臂部的进退移动，通过所述驱动量修正部对所述屈曲用关节进行驱动，直到由所述收敛判定部判定为是所述第2收敛状态为止。
7.根据权利要求4所述的医疗用机械手，其特征在于，
在所述移动部具有所述旋转移动部和所述进退移动部，并且支承在所述支承部上的所述臂部不具有冗余关节、且所述偏置量在与所述屈曲用关节的屈曲平面平行的方向上具有正值的情况下，
所述轨迹取得控制部进行由所述旋转移动部实现的所述臂部的旋转移动和由所述进退移动部实现的所述臂部的进退移动中的至少一方，
所述收敛判定部在所述旋转移动部对所述臂部进行了旋转移动的情况下判定是否是所述物理量收敛的第1收敛状态，
所述收敛判定部在所述进退移动部对所述臂部进行了进退移动的情况下判定是否是所述物理量收敛的第2收敛状态，
进行如下的平行化动作：以所述第1收敛状态、且所述第2收敛状态关节的驱动量对所述第1冗余关节进行驱动，使所述光轴和所述基准轴线平行，
通过所述旋转移动部进行所述臂部的旋转移动，在由所述收敛判定部判定为所述第1收敛状态之前，通过所述驱动量修正部，在所述第1冗余关节和所述第2冗余关节相互在相反方向上相同的情况下判定为所述轨迹收敛，以使得所述光轴与所述基准轴线的距离接近且所述物理量更小，
所述收敛动作控制部进行针对全部所述屈曲用关节反复进行如下的收敛动作的控制，其中，
所述收敛动作是指，针对一个所述屈曲用关节进行以下动作，直到由所述收敛判定部判定为所述轨迹收敛为止：
第1收敛动作，进行由所述旋转移动部实现的所述臂部的旋转移动和由所述进退移动部实现的所述臂部的进退移动通过所述驱动量修正部，根据所述物理量的变化量和所述物理量的变化方向对所述屈曲用关节进行驱动，直到由所述收敛判定部判定为是所述第1收敛状态为止；以及
第2收敛动作，通过所述进退移动部进行所述臂部的进退移动，通过所述驱动量修正部对所述屈曲用关节进行驱动，直到由所述收敛判定部判定为是所述第2收敛状态为止。
8.根据权利要求4所述的医疗用机械手，其特征在于，
在所述移动部具有所述旋转移动部和所述进退移动部，并且支承在所述支承部上的所述臂部具有冗余关节、且所述偏置量为0的情况下，
所述轨迹取得控制部进行由所述旋转移动部实现的所述臂部的旋转移动或由所述进退移动部实现的所述臂部的进退移动，
所述收敛判定部在所述旋转移动部对所述臂部进行了旋转移动的情况下判定是否是所述物理量收敛的第1收敛状态，
所述收敛判定部在所述进退移动部对所述臂部进行了进退移动的情况下判定是否是所述物理量收敛的第2收敛状态，
所述收敛判定部在是所述第1收敛状态、且是所述第2收敛状态的情况下判定为所述轨迹收敛，
所述收敛动作控制部进行如下的控制：
在将相互邻接的所述冗余关节中的一方称为第1冗余关节、另一方称为第2冗余关节时，
进行如下的第1收敛动作：固定所述第2冗余关节的角度，通过所述旋转移动部进行所述臂部的旋转移动，以由所述驱动量修正部求出的所述第1冗余关节的驱动量对所述第1冗余关节进行驱动，直到由所述收敛判定部判定为是所述第1收敛状态为止，
然后，进行如下的第2收敛动作：固定所述第1冗余关节的角度，通过所述进退移动部进行所述臂部的进退移动，以由所述驱动量修正部求出的所述第2冗余关节的驱动量对所述第2冗余关节进行驱动，直到由所述收敛判定部判定为是所述第2收敛状态为止，
依次反复进行所述第1收敛动作和所述第2收敛动作，直到所述第2收敛动作时由所述收敛判定部判定为所述轨迹收敛为止。
9.根据权利要求4所述的医疗用机械手，其特征在于，
在所述移动部具有所述旋转移动部和所述进退移动部，并且支承在所述支承部上的所述臂部具有冗余关节、且所述偏置量为0的情况下，
所述轨迹取得控制部进行由所述旋转移动部实现的所述臂部的旋转移动或由所述进退移动部实现的所述臂部的进退移动，
所述收敛判定部在所述旋转移动部对所述臂部进行了旋转移动的情况下判定是否是所述物理量收敛的第1收敛状态，
所述收敛判定部在所述进退移动部对所述臂部进行了进退移动的情况下判定是否是所述物理量收敛的第2收敛状态，
所述收敛判定部在是所述第1收敛状态、且是所述第2收敛状态的情况下判定为所述轨迹收敛，
所述收敛动作控制部进行如下的控制：
在将相互邻接的所述冗余关节中的一方称为第1冗余关节、另一方称为第2冗余关节时，
进行如下的直线化动作：固定所述第2冗余关节的角度，通过所述进退移动部进行所述臂部的进退移动，求出以由所述驱动量修正部求出的所述第1冗余角度进行屈曲的驱动量，以该驱动量分别对所述第1冗余关节和所述第2冗余关节进行驱动，直到由所述收敛判定部判定为是所述第2收敛状态为止。
10.根据权利要求4所述的医疗用机械手，其特征在于，
在所述移动部具有所述旋转移动部和所述进退移动部，并且支承在所述支承部上的所述臂部具有冗余关节、且所述偏置量在与所述屈曲用关节的屈曲平面平行的方向上具有正值的情况下，
所述轨迹取得控制部进行由所述旋转移动部实现的所述臂部的旋转移动或由所述进退移动部实现的所述臂部的进退移动，
所述收敛判定部在所述旋转移动部对所述臂部进行了旋转移动的情况下判定是否是所述物理量收敛的第1收敛状态，
所述收敛判定部在所述进退移动部对所述臂部进行了进退移动的情况下判定是否是所述物理量收敛的第2收敛状态，
所述收敛判定部在是所述第1收敛状态、且是所述第2收敛状态的情况下判定为所述轨迹收敛，
在将相互邻接的所述冗余关节中的一方称为第1冗余关节、另一方称为第2冗余关节时，
所述驱动量修正部在所述光轴和所述基准轴线对齐的情况下，通过使所述光轴偏移所述偏置量，能够根据所述偏置量计算使所述第1冗余关节和所述第2冗余关节与所述基准轴线对齐的所述第1冗余关节和所述第2冗余关节的驱动量，
所述收敛动作控制部进行如下的控制：
进行如下的第1收敛动作：固定所述第2冗余关节的角度，通过所述旋转移动部进行所述臂部的旋转移动，以由所述驱动量修正部求出的所述第1冗余关节的驱动量对所述第1冗余关节进行驱动，直到由所述收敛判定部判定为是所述第1收敛状态为止，
然后，进行如下的第2收敛动作：固定所述第1冗余关节的角度，通过所述进退移动部进行所述臂部的进退移动，以由所述驱动量修正部求出的所述第2冗余关节的驱动量对所述第2冗余关节进行驱动，直到由所述收敛判定部判定为是所述第2收敛状态为止，
进行如下的光轴对齐动作：反复进行所述第1收敛动作和所述第2收敛动作，直到由所述收敛判定部判定为所述轨迹收敛为止，使所述光轴和所述基准轴线对齐，
进行如下的臂轴线对齐动作：通过所述驱动量修正部，根据所述偏置量计算驱动量，以所述驱动量分别对所述第1冗余关节和所述第2冗余关节进行驱动，其中，所述驱动量是通过从所述光轴和所述基准轴线对齐的状态起使所述第1冗余关节和所述第2冗余关节相互向相反方向转动，从而使与所述第1冗余关节的前端侧连结的臂的轴线和与所述第2冗余关节的前端侧连结的臂的轴线与所述基准轴线对齐的驱动量。
11.根据权利要求4所述的医疗用机械手，其特征在于，
在所述移动部具有所述旋转移动部和所述进退移动部，并且支承在所述支承部上的所述臂部具有冗余关节、且所述偏置量在与所述屈曲用关节的屈曲平面平行的方向上具有正值的情况下，
所述轨迹取得控制部进行由所述旋转移动部实现的所述臂部的旋转移动或由所述进退移动部实现的所述臂部的进退移动，
所述收敛判定部在所述旋转移动部对所述臂部进行了旋转移动的情况下判定是否是所述物理量收敛的第1收敛状态，
所述收敛判定部在所述进退移动部对所述臂部进行了进退移动的情况下判定是否是所述物理量收敛的第2收敛状态，
所述收敛判定部在是所述第1收敛状态、且是所述第2收敛状态的情况下判定为所述轨迹收敛，
所述收敛动作控制部进行如下的控制：
在将相互邻接的所述冗余关节中的一方称为第1冗余关节、另一方称为第2冗余关节时，
进行如下的平行化动作：固定所述第2冗余关节的角度，通过所述进退移动部进行所述臂部的进退移动，以由所述驱动量修正部求出的所述第1冗余关节的驱动量对所述第1冗余关节进行驱动，直到由所述收敛判定部判定为是所述第2收敛状态为止，使所述光轴和所述基准轴线平行，
进行如下的光轴对齐动作：通过所述旋转移动部进行所述臂部的旋转移动，通过所述驱动量修正部求出驱动量，以该驱动量分别对所述第1冗余关节和所述第2冗余关节进行驱动，直到由所述收敛判定部判定为是所述第1收敛状态为止，使所述光轴和所述基准轴线对齐，其中，该驱动量是使所述第1冗余关节和所述第2冗余关节相互在相反方向上屈曲相同的角度，以使得所述光轴与所述基准轴线的距离接近且所述物理量更小的驱动量，
所述收敛动作控制部进行如下的控制：
进行如下的臂轴线对齐动作：通过所述驱动量修正部，根据所述偏置量计算驱动量，以所述驱动量分别对所述第1冗余关节和所述第2冗余关节进行驱动，其中，该驱动量是通过从所述光轴和所述基准轴线对齐的状态起使所述第1冗余关节和所述第2冗余关节相互向相反方向转动，从而使与所述第1冗余关节的前端侧连结的臂的轴线和与所述第2冗余关节的前端侧连结的臂的轴线与所述基准轴线对齐的驱动量。
12.根据权利要求4～11中的任意一项所述的医疗用机械手，其特征在于，
所述臂部具有臂信息供给部，该臂信息供给部被设置成能够相对于用于驱动所述屈曲用关节的驱动部或所述支承部进行拆装，向所述初始化控制部传递所述结构信息。
13.根据权利要求1～12中的任意一项所述的医疗用机械手，其特征在于，
所述物理量包含所述轨迹的直径、所述光像的偏移量、由所述轨迹包围的面积和所述轨迹的长度中的任意一方。
14.根据权利要求13所述的医疗用机械手，其特征在于，
在通过所述移动部进行了旋转移动的情况下，所述物理量是所述轨迹的直径，
在通过所述移动部进行了进退移动的情况下，所述物理量是所述光像的偏移量。
15.根据权利要求1～14中的任意一项所述的医疗用机械手，其特征在于，
所述初始化控制部具有空回测定控制部，该空回测定控制部从所述光照射部照射所述光束，并驱动所述屈曲用关节而使得所述屈曲用关节进行在规定的角度范围内往复的屈曲动作，根据由所述摄像部拍摄到的所述光像的位置和所述屈曲用关节的驱动指令值之间的关系，测定所述屈曲用关节的空回量，
所述驱动量修正部根据所述空回量对所述驱动量进行校正。
16.一种医疗用机械手的初始化方法，该医疗用机械手具有臂部，该臂部是通过关节来连结多个臂而成的，并被支承在被插入到体内的插入部的前端的支承部上，该关节包含变更相互邻接的臂间的角度的屈曲用关节，所述初始化方法具有以下步骤：
轨迹取得步骤，从配置在所述臂部中比所述屈曲用关节更靠前端的臂上的照射口照射具有与所述臂的轴线平行的光轴的光束，进行使所述臂的被支承部绕大致沿着所述插入部的长度方向的基准轴线旋转的旋转移动和使所述被支承部沿着所述基准轴线进退的进退移动中的至少一方的移动，取得所述光束所形成的光像的轨迹；
收敛判定量计算步骤，根据所述轨迹计算用于判定该轨迹的收敛状态的规定的物理量；以及
驱动量修正步骤，根据该收敛判定量计算步骤中计算出的所述物理量，对所述屈曲用关节的驱动量进行修正。
17.根据权利要求16所述的医疗用机械手的初始化方法，其特征在于，
在所述收敛判定量计算步骤之后，还具有在所述物理量的计算值最小的情况下判定为所述轨迹收敛的收敛判定步骤。
18.根据权利要求17所述的医疗用机械手的初始化方法，其特征在于，
在所述驱动量修正步骤中，
求出使所述物理量更小的所述屈曲用关节的驱动量，以该驱动量对所述屈曲用关节进行驱动，
反复进行所述轨迹取得步骤、所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤和所述驱动量修正步骤，直到通过所述收敛判定步骤判定为所述轨迹收敛为止。
19.根据权利要求18所述的医疗用机械手的初始化方法，其特征在于，
在最初开始进行所述轨迹取得步骤之前，具有如下的动作设定步骤：取得包含所述屈曲用关节中有无冗余关节的信息和配置有所述照射口的所述臂的轴线与所述光轴的距离即偏置量的信息在内的所述臂部的结构信息，根据该臂部的结构信息设定所述轨迹取得步骤、所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤和所述驱动量修正步骤中的动作。
20.根据权利要求18或19所述的医疗用机械手的初始化方法，其特征在于，
在支承在所述支承部上的所述臂部不具有冗余关节、且配置有所述照射口的所述臂的轴线与所述光轴的距离即偏置量为0或在与所述屈曲用关节的屈曲平面垂直的方向上具有正值的情况下，
在所述轨迹取得步骤中，
进行所述臂部的旋转移动或进退移动，
针对全部所述屈曲用关节，依次反复进行所述轨迹取得步骤、所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤和所述驱动量修正步骤。
21.根据权利要求18或19所述的医疗用机械手的初始化方法，其特征在于，
在支承在所述支承部上的所述臂部不具有冗余关节、且配置有所述照射口的所述臂的轴线与所述光轴的距离即偏置量在与所述屈曲用关节的屈曲平面垂直的方向上具有正值的情况下，
在所述轨迹取得步骤中，
进行所述臂部的旋转移动或进退移动，
在所述收敛判定步骤中，
在进行了使所述臂部旋转移动的所述轨迹取得步骤的情况下，判定是否是所述物理量收敛的第1收敛状态，
在进行了使所述臂部进退移动的所述轨迹取得步骤的情况下，判定是否是所述物理量收敛的第2收敛状态，
在是所述第1收敛状态、且是所述第2收敛状态的情况下判定为所述轨迹收敛，
具有以下步骤：
第1收敛步骤，具有进行所述臂部的旋转移动的所述轨迹取得步骤、所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤、直到通过该收敛判定步骤判定为是所述第1收敛状态为止进行的所述驱动量修正步骤，在通过所述收敛判定步骤判定为是所述第1收敛状态的情况下，该第1收敛步骤结束；以及
第2收敛步骤，具有进行所述臂部的进退移动的所述轨迹取得步骤、所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤、直到通过所述收敛判定步骤判定为是所述第2收敛状态为止进行的所述驱动量修正步骤，在通过所述收敛判定步骤判定为是所述第2收敛状态的情况下，该第2收敛步骤结束，
依次或反之进行所述第1收敛步骤、所述第2收敛步骤，在任意一个所述收敛判定步骤中判定为所述轨迹收敛的情况下结束一个屈曲用关节的初始化，针对全部所述屈曲用关节进行以上的各步骤。
22.根据权利要求18或19所述的医疗用机械手的初始化方法，其特征在于，
在支承在所述支承部上的所述臂部不具有冗余关节、且配置有所述照射口的所述臂的轴线与所述光轴的距离即偏置量在与所述屈曲用关节的屈曲平面平行的方向上具有正值的情况下，
在所述轨迹取得步骤中，
进行所述臂部的旋转移动和进退移动中的至少一方，
在所述收敛判定步骤中，
在进行了使所述臂部旋转移动的所述轨迹取得步骤的情况下，判定是否是所述物理量收敛的第1收敛状态，
在进行了使所述臂部进退移动的所述轨迹取得步骤的情况下，判定是否是所述物理量收敛的第2收敛状态，
在是所述第1收敛状态、且是所述第2收敛状态的情况下判定为所述轨迹收敛，
具有以下步骤：
第1收敛步骤，具有进行所述臂部的旋转移动和进退移动的所述轨迹取得步骤、根据所述旋转移动和所述进退移动中分别取得的轨迹计算各个物理量的所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤、直到通过该收敛判定步骤判定为是所述第1收敛状态为止进行的根据所述各个物理量的变化量或变化方向对所述驱动量进行修正的所述驱动量修正步骤，在通过所述收敛判定步骤判定为是所述第1收敛状态的情况下，该第1收敛步骤结束；以及
第2收敛步骤，具有进行所述臂部的进退移动的所述轨迹取得步骤、所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤、直到通过所述收敛判定步骤判定为是所述第2收敛状态为止进行的所述驱动量修正步骤，在通过所述收敛判定步骤判定为是所述第2收敛状态的情况下，该第2收敛步骤结束，
依次进行所述第1收敛步骤、所述第2收敛步骤，在所述收敛判定步骤中判定为所述轨迹收敛的情况下结束一个屈曲用关节的初始化，针对全部所述屈曲用关节进行以上的各步骤。
23.根据权利要求18或19所述的医疗用机械手的初始化方法，其特征在于，
在支承在所述支承部上的所述臂部具有冗余关节、且配置有所述照射口的所述臂的轴线与所述光轴的距离即偏置量为0的情况下，
在所述轨迹取得步骤中，
进行所述臂部的旋转移动或进退移动，
在所述收敛判定步骤中，
在进行了使所述臂部旋转移动的所述轨迹取得步骤的情况下，判定是否是所述物理量收敛的第1收敛状态，
在进行了使所述臂部进退移动的所述轨迹取得步骤的情况下，判定是否是所述物理量收敛的第2收敛状态，
在是所述第1收敛状态、且是所述第2收敛状态的情况下判定为所述轨迹收敛，
在将相互邻接的所述冗余关节中的一方称为第1冗余关节、另一方称为第2冗余关节时，
具有以下步骤：
第1收敛步骤，具有固定所述第2冗余关节的角度而进行所述臂部的旋转移动的所述轨迹取得步骤、所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤、对所述第1冗余关节的驱动量进行修正的所述驱动量修正步骤，在通过所述收敛判定步骤判定为是所述第1收敛状态的情况下，该第1收敛步骤结束；以及
第2收敛步骤，具有固定所述第1冗余关节的角度而进行所述臂部的进退移动的所述轨迹取得步骤、所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤、对所述第2冗余关节的驱动量进行修正的所述驱动量修正步骤，在通过所述收敛判定步骤判定为是所述第2收敛状态的情况下，该第2收敛步骤结束，
依次反复进行所述第1收敛步骤和所述第2收敛步骤，在所述第2收敛步骤的所述收敛判定步骤中判定为所述轨迹收敛的情况下结束一组冗余关节的初始化，针对全部所述冗余关节进行以上的各步骤。
24.根据权利要求18或19所述的医疗用机械手的初始化方法，其特征在于，
在支承在所述支承部上的所述臂部具有冗余关节、且配置有所述照射口的所述臂的轴线与所述光轴的距离即偏置量为0的情况下，
在所述轨迹取得步骤中，
进行所述臂部的旋转移动或进退移动，
在所述收敛判定步骤中，
在进行了使所述臂部旋转移动的所述轨迹取得步骤的情况下，判定是否是所述物理量收敛的第1收敛状态，
在进行了使所述臂部进退移动的所述轨迹取得步骤的情况下，判定是否是所述物理量收敛的第2收敛状态，
在是所述第1收敛状态、且是所述第2收敛状态的情况下判定为所述轨迹收敛，
在将相互邻接的所述冗余关节中的一方称为第1冗余关节、另一方称为第2冗余关节时，
具有以下步骤：
平行化步骤，具有固定所述第2冗余关节的角度而进行所述臂部的进退移动的所述轨迹取得步骤、所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤、对所述第1冗余关节的驱动量进行修正的所述驱动量修正步骤，在通过所述收敛判定步骤判定为是所述第2收敛状态的情况下，该平行化步骤结束，使所述光轴和所述基准轴线平行；以及
直线化步骤，具有进行所述臂部的旋转移动的所述轨迹取得步骤、所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤、求出驱动量并以该驱动量分别对所述第1冗余关节和所述第2冗余关节进行驱动的所述驱动量修正步骤，在通过所述收敛判定步骤判定为是所述第1收敛状态的情况下，该直线化步骤结束，其中，所述驱动量是使所述第1冗余关节和所述第2冗余关节相互在相反方向上屈曲相同的角度，以使得所述光轴与所述基准轴线的距离接近且所述物理量更小的驱动量，
依次进行所述平行化步骤和所述直线化步骤，在所述收敛判定步骤中判定为所述轨迹收敛的情况下结束一组冗余关节的初始化，针对全部所述冗余关节进行以上的各步骤。
25.根据权利要求18或19所述的医疗用机械手的初始化方法，其特征在于，
在支承在所述支承部上的所述臂部具有冗余关节、且配置有所述照射口的所述臂的轴线与所述光轴的距离即偏置量在与所述屈曲用关节的屈曲平面平行的方向上具有正值的情况下，
在所述轨迹取得步骤中，
进行所述臂部的旋转移动或进退移动，
在所述收敛判定步骤中，
在进行了使所述臂部旋转移动的所述轨迹取得步骤的情况下，判定是否是所述物理量收敛的第1收敛状态，
在进行了使所述臂部进退移动的所述轨迹取得步骤的情况下，判定是否是所述物理量收敛的第2收敛状态，
在是所述第1收敛状态、且是所述第2收敛状态的情况下判定为所述轨迹收敛，
在将相互邻接的所述冗余关节中的一方称为第1冗余关节、另一方称为第2冗余关节时，
具有以下步骤：
第1收敛步骤，具有固定所述第2冗余关节的角度而进行所述臂部的旋转移动的所述轨迹取得步骤、所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤、对所述第1冗余关节的驱动量进行修正的所述驱动量修正步骤，在通过所述收敛判定步骤判定为是所述第1收敛状态的情况下，该第1收敛步骤结束；
第2收敛步骤，具有固定所述第1冗余关节的角度而进行所述臂部的进退移动的所述轨迹取得步骤、所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤、对所述第2冗余关节的驱动量进行修正的所述驱动量修正步骤，在通过所述收敛判定步骤判定为是所述第2收敛状态的情况下，该第2收敛步骤结束；
光轴对齐步骤，依次进行所述第1收敛步骤和所述第2收敛步骤，在所述收敛判定步骤中判定为所述轨迹收敛的情况下，该光轴对齐步骤结束，使所述光轴和所述基准轴线对齐；以及
臂轴线对齐步骤，根据所述偏置量计算驱动量，以所述驱动量分别对所述第1冗余关节和所述第2冗余关节进行驱动，其中，所述驱动量是通过从所述光轴和所述基准轴线对齐的状态起使所述第1冗余关节和所述第2冗余关节相互向相反方向转动，从而使与所述第1冗余关节的前端侧连结的臂的轴线和与所述第2冗余关节的前端侧连结的臂的轴线与所述基准轴线对齐的驱动量，
依次进行所述第1收敛步骤、所述第2收敛步骤、所述光轴对齐步骤和所述臂轴线对齐步骤，结束一组冗余关节的初始化，针对全部所述冗余关节进行以上的各步骤。
26.根据权利要求18或19所述的医疗用机械手的初始化方法，其特征在于，
在所述臂部具有冗余关节、且配置有所述照射口的所述臂的轴线与所述光轴的距离即偏置量在与所述屈曲用关节的屈曲平面平行的方向上具有正值的情况下，
在所述轨迹取得步骤中，
进行所述臂部的旋转移动或进退移动，
在所述收敛判定步骤中，
在进行了使所述臂部旋转移动的所述轨迹取得步骤的情况下，判定是否是所述物理量收敛的第1收敛状态，
在进行了使所述臂部进退移动的所述轨迹取得步骤的情况下，判定是否是所述物理量收敛的第2收敛状态，
在是所述第1收敛状态、且是所述第2收敛状态的情况下判定为所述轨迹收敛，
在将相互邻接的所述冗余关节中的一方称为第1冗余关节、另一方称为第2冗余关节时，
具有以下步骤：
平行化步骤，具有固定所述第2冗余关节的角度而进行所述臂部的进退移动的所述轨迹取得步骤、所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤、对所述第1冗余关节的驱动量进行修正的所述驱动量修正步骤，在通过所述收敛判定步骤判定为是所述第2收敛状态的情况下，该平行化步骤结束，使所述光轴和所述基准轴线平行；
光轴对齐步骤，具有进行所述臂部的旋转移动的所述轨迹取得步骤、所述收敛判定量计算步骤、所述收敛判定步骤、求出驱动量并以该驱动量分别对所述第1冗余关节和所述第2冗余关节进行驱动的所述驱动量修正步骤，在通过所述收敛判定步骤判定为是所述第1收敛状态的情况下，该光轴对齐步骤结束，使所述光轴和所述基准轴线对齐，其中，该驱动量是使所述第1冗余关节和所述第2冗余关节相互在相反方向上屈曲相同的角度，以使得所述光轴与所述基准轴线的距离接近且所述物理量更小的驱动量；以及
臂轴线对齐步骤，根据所述偏置量计算驱动量，以所述驱动量分别对所述第1冗余关节和所述第2冗余关节进行驱动，其中，所述驱动量是通过从所述光轴和所述基准轴线对齐的状态起使所述第1冗余关节和所述第2冗余关节相互向相反方向转动，从而使与所述第1冗余关节的前端侧连结的臂的轴线和与所述第2冗余关节的前端侧连结的臂的轴线与所述基准轴线对齐的驱动量，
依次进行所述平行化步骤、所述光轴对齐步骤和所述臂轴线对齐步骤，结束一组冗余关节的初始化，针对全部所述冗余关节进行以上的各步骤。
27.根据权利要求16～26中的任意一项所述的医疗用机械手的初始化方法，其特征在于，
所述物理量包含所述轨迹的直径、所述光像的偏移量、由所述轨迹包围的面积和所述轨迹的长度中的任意一方。
28.根据权利要求27所述的医疗用机械手的初始化方法，其特征在于，
在所述轨迹取得步骤中进行了旋转移动的情况下，所述物理量是所述轨迹的直径，
在所述轨迹取得步骤中进行了进退移动的情况下，所述物理量是所述光像的偏移量。
29.根据权利要求16～28中的任意一项所述的医疗用机械手的初始化方法，其特征在于，
在最初进行的所述轨迹取得步骤之前，具有如下的空回测定步骤：从所述照射口照射所述光束，并且驱动所述屈曲用关节，使得所述屈曲用关节进行在规定角度范围内往复的屈曲动作，根据所述光像的位置和所述屈曲用关节的驱动指令值之间的关系，测定所述屈曲用关节的空回量，
在所述驱动量修正步骤中，
根据所述空回量对所述驱动量进行校正。
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