CN107249500A - 医疗用机械手系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的医疗用机械手系统具有：处置器具(15)，其具有关节要素(19)；编码器(26)，其对关节要素(19)的姿势进行检测；操作输入装置(3)，其具有与关节要素(19)对应的关节(6)，以使得关节要素(19)进行动作；编码器(7)，其对关节(6)的姿势进行检测；控制器(30)，其根据编码器(26)所检测的关节要素(19)的姿势和编码器(7)所检测的关节(6)的姿势，对处置器具(15)和操作输入装置(3)进行控制；以及显示部(8)，其在控制器(30)的控制下显示信息，控制器(30)将关节要素(19)的姿势和关节(6)的姿势作为所述信息而输出给显示部(8)。

Description

医疗用机械手系统
技术领域
本发明涉及医疗用机械手系统。
本申请基于2015年5月29日在日本申请的日本特愿2015-109758号主张优先权，这里引用其内容。
背景技术
以往公知有用于医疗的机械手系统。
例如在专利文献1中公开了如下的医疗用系统：该医疗用系统具有能够与处置从动装置组合使用的插入从动装置以及与处置从动装置为相似形状的插入主装置。
例如在专利文献2中公开了如下的医疗用的机械手系统：该医疗用的机械手系统具有为了在体内进行处置而能够进行开闭动作的开闭部以及为了对开闭部进行操作输入而能够进行开闭操作的主手柄。
例如在专利文献3中，作为对具有至少一个关节的机械手的动作进行控制的控制装置，公开了如下的装置：该装置根据提供给关节的输入值和由该输入值产生的输出值而对输入值进行修正，以使得消除施加给关节的控制系统的干扰。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2010/055745号
专利文献2：日本特开2013-034851号公报
专利文献3：日本特开平6-297368号公报
发明内容
发明要解决的课题
在主从方式的医疗用机械手系统中，具有与从动机械手的一部分形成相似形状的输入单元的主机械手以维持主机械手与从动机械手的相似关系的方式进行控制。在对体内的处置对象部位进行处置的期间，在主机械手与从动机械手的相似关系破坏的情况下，医疗用机械手系统以使配置在体内的从动机械手的姿势模仿主机械手的姿势的方式进行使从动机械手动作的控制。此时认为，操作者通过以使主机械手事先模仿从动机械手的姿势的方式使主机械手移动，将从动机械手在体内的移动量抑制为最小限度，并且恢复主机械手与从动机械手的相似关系。
然而，为了使主机械手移动以使其与从动机械手的形状相似，需要使用例如内窥镜来把握从动机械手处于何种形状，因而到恢复相似关系为止需要较长时间。
本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种医疗用机械手系统，该医疗用机械手系统能够在短时间内恢复主机械手与以主从方式进行动作的从动机械手的相似关系。
用于解决课题的手段
本发明的一个方式是一种医疗用机械手系统，该医疗用机械手系统具有：机械手，其具有第一关节；第一检测单元，其对所述第一关节的姿势进行检测；操作部，其具有与所述第一关节对应的第二关节，以使得所述第一关节进行动作；第二检测单元，其对所述第二关节的姿势进行检测；控制部，其根据所述第一检测单元所检测的所述第一关节的姿势和所述第二检测单元所检测的所述第二关节的姿势而对所述机械手和所述操作部进行控制；以及显示部，其在所述控制部的控制下显示信息，所述控制部将所述第一关节的姿势和所述第二关节的姿势作为所述信息而输出给所述显示部。
所述控制部可以将相对于所述第一关节的角度的所述第二关节的角度作为所述信息而输出给所述显示部。
所述控制部可以根据所述第一关节的角度和所述第二关节的角度来计算到所述第二关节的角度与所述第一关节的角度一致为止的所述第二关节的动作过程，并将计算出的动作过程作为所述信息而输出给所述显示部。
发明效果
根据本发明，能够提供一种医疗用机械手系统，该医疗用机械手系统能够在短时间内恢复主机械手与以主从方式进行动作的从动机械手的相似关系。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式的医疗用机械手系统的整体图。
图2是示出本发明的第一实施方式的医疗用机械手系统的一部分的立体图。
图3是本发明的第一实施方式的医疗用机械手系统的示意图。
图4是本发明的第一实施方式的医疗用机械手系统的框图。
图5是用于说明本发明的第一实施方式的医疗用机械手系统的动作的流程图。
图6是用于说明本发明的第一实施方式的医疗用机械手系统的动作的流程图。
图7是示出本发明的第一实施方式的医疗用机械手系统中的显示部的画面显示的一例的示意图。
图8是示出本发明的第一实施方式的变形例中的显示部的画面显示的一例的示意图。
图9是示出本发明的第一实施方式的另一变形例中的显示部的画面显示的一例的示意图。
图10是示出本发明的第二实施方式的医疗用机械手系统中的显示部的画面显示的一例的示意图。
图11是示出本发明的第三实施方式的医疗用机械手系统中的显示部的画面显示的一例的示意图。
具体实施方式
(第一实施方式)
对本发明的第一实施方式进行说明。图1是示出本实施方式的医疗用机械手系统的整体图。图2是示出医疗用机械手系统的一部分的立体图。图3是医疗用机械手系统的示意图。图4是医疗用机械手系统的框图。
图1所示的本实施方式的医疗用机械手系统1具有主机械手2、从动机械手10以及控制器30(控制部)。
主机械手2具有操作输入装置3和显示部8。
操作输入装置3是为了从体外对设置于从动机械手10的后述的处置器具15和内窥镜100等医疗设备进行操作而设置的。如图1和图3所示，操作输入装置3具有操作者为了使操作输入装置3进行动作而把持的操作部4和能够载置操作者的肘的直动机构5。
如图3所示，操作部4具有：手柄部4a，其供操作者把持；以及多关节臂4b，其具有多个关节6(第二关节)和编码器7(第二检测单元)。操作者把持操作输入装置3的操作部4而使多关节臂4b移动的动作被各编码器7转换为为了使处置器具15和内窥镜100(参照图1和图2)等进行动作所需的信息。
如图3所示，本实施方式的多关节臂4b与设置于处置器具15的关节部18的结构对应。即，多关节臂4b具有与处置器具15的关节部18相同或其以上的自由度，以使得能够与处置器具15的关节部18的形状成为相似形状。
如图1所示，直动机构5具有臂放置台5a和固定于操作部4的滑块5b。直动机构5通过放置在臂放置台5a的臂来使滑块5b在水平方向移动，从而能够在维持把持操作部4的姿势的状态下使操作部4的位置移动。通过使用直动机构5而使操作部4移动，能够操作长条部17从从动侧的医疗用外套管11突出的突出量，从而能够移动处置器具15。
显示部8是为了显示后述的内窥镜100所拍摄的图像、本实施方式的医疗用机械手系统1的操作所需的信息等而设置的。显示部8与控制器30连接。显示部8显示基于控制器30所输出的视频信号的影像。显示部8的结构并未特别限定。
如图1所示，从动机械手10具有医疗用外套管11、处置器具15、马达单元24以及从动臂27。
如图2所示，医疗用外套管11具有用于安装处置器具15的第一管腔12和第二管腔13以及用于安装内窥镜100的第三管腔14。医疗用外套管11只要为能够从患者的口等自然开口插入到消化道内等的筒状即可。另外，也可以根据需要，使医疗用外套管11能够根据体外的操作进行弯曲动作。另外，医疗用外套管11不限于上述结构，也可以具有如下的结构：在处置器具15从医疗用外套管11的前端突出的状态下将处置器具15固定于医疗用外套管11。
处置器具15是能够安装于医疗用外套管11的第一管腔12或第二管腔13的机械手。在本实施方式中，处置器具15具有：第一处置器具15A，其能够以可相对于医疗用外套管11的第一管腔12进退的方式插入到第一管腔12；以及第二处置器具15B，其能够以可相对于医疗用外套管11的第二管腔13进退的方式插入到第二管腔13。另外，本实施方式的医疗用机械手系统1不限于具有两个处置器具15，可以仅具有一个处置器具15，也可以具有三个以上处置器具15。
在本实施方式中，第一处置器具15A和第二处置器具15B具有用于对体内的处置对象部位进行切开、把持、缝合等处置的结构。第一处置器具15A的结构和第二处置器具15B的结构可以彼此相同，也可以彼此不同。以下，对两个处置器具15中的第一处置器具15A的结构进行说明，省略关于第二处置器具15B的说明。
如图3所示，第一处置器具15A(以下简称为“处置器具15”)具有前端执行器16、长条部17以及第一基端部23。
图2和图3所示的前端执行器16为了对体内的处置对象部位进行处置而设置于处置器具15的前端。
前端执行器16的结构只要是对处置对象部位进行作用的处置部即可，并未特别限定。例如，前端执行器16可以是把持钳子、切开刀、电极等对体内的组织进行外科处置的器具，也可以是用于观察体内的光学或超声波的观察装置。例如如图3所示，前端执行器16也可以是具有能够根据驱动线W2的牵引操作而进行开闭动作的一对爪的把持钳子、通过通电高频电流来切开组织的刀等。
图3所示的长条部17是为了将前端执行器16引导到体内的处置对象部位而插入到体内的长条的挠性部件。在本实施方式中，长条部17整体具有挠性，能够将前端执行器16从口等自然开口通过消化道内等而沿着消化道等的行进引导到处置对象部位。另外，长条部17可以具有挠性，也可以是实质上呈直线状的硬质的部件。以下，示出了具有挠性的长条部17的结构的一例。
具有挠性的长条部17具有关节部18和挠性管部22。
关节部18具有在长条部17的中心线方向上排列且彼此连结的多个关节要素19(第一关节)和将各关节要素19连接起来的棒状部20。在各关节要素19中，通过关节部18屈曲变形，关节部18整体能够弯曲变形。另外，设置于关节部18的多个关节要素19可以包含能够以使长条部17的中心线屈曲的方式进行变形的元件、能够以使前端侧以长条部17的中心线为旋转中心相对基端侧旋转的方式进行动作的元件等。关节部18中的最前端侧的关节要素19与将用于使关节部18弯曲变形的力量从第一基端部23侧传递的角度线W1连接。
挠性管部22(参照图3)是在能够成为下述弯曲形状的程度上具有柔性的筒状部件，所述弯曲形状模仿医疗用外套管11(参照图2)处于弯曲的状态时的第一管腔12或第二管腔13的弯曲形状。在挠性管部22的内部贯穿插入有用于使关节部18弯曲变形的角度线W1和用于使前端执行器16进行动作的驱动线W2。
第一基端部23能够相对于后述的马达单元24进行装卸。第一基端部23从马达单元24接受用于使前端执行器16和关节部18进行动作的动力，由角度线W1和驱动线W2进行动力传递。
马达单元24作为能够相对于第一基端部23进行装卸的第二基端部，能够在处置器具15的基端侧进行装卸。马达单元24具有产生用于使前端执行器16和关节部18进行动作的动力的致动器25等以及对各关节要素19的角度进行检测的编码器26(第一检测单元)。马达单元24按照从动控制部32(参照图4)的控制进行动作。
如图1所示，从动臂27是安装有马达单元24(第二基端部)的多关节机器人，按照从动控制部32(参照图4)根据操作者对主机械手2的操作而赋予的指令进行动作。
如图4所示，控制器30具有主控制部31、从动控制部32、模式控制部33、关节角度计算部34以及显示控制部35。
主控制部31根据各编码器7(参照图4)按照对图1所示的主机械手2的操作输入装置3的操作而输出的信息，接受操作者对操作输入装置3进行的操作，生成用于使从动控制部32进行动作的规定的指令并输出给从动控制部32。主控制部31的结构并未特别限定，可以适当应用公知的动作流程。
从动控制部32根据主控制部31生成并输出给从动控制部32的上述规定的指令，使从动臂27以及处置器具15进行动作。即，从动控制部32对从动臂27和处置器具15赋予指令。
模式控制部33按照对主机械手2(参照图1)的操作，进行下述三种模式的切换：第一模式，该第一模式是使从动机械手10进行动作的模式；第二模式，该第二模式是以使设置于从动机械手10的处置器具15与主机械手2的操作输入装置3具有相似关系的方式使处置器具15和操作输入装置3进行动作的模式；以及第三模式，在该第三模式中，从动机械手10不按照主机械手2的操作而保持从动机械手10的位置和姿势。
关节角度计算部34设置于控制器30中，为了在上述三种模式中对关节部18(参照图3)的姿势和操作输入装置3(参照图3)的姿势进行检测。关节角度计算部34从设置于构成多关节臂4b的各关节6处的编码器7获取表示各关节6的角度的信息。另外，关节角度计算部34从设置于马达单元24的编码器26获取表示各关节要素19的角度的信息。由于编码器26获取马达单元的致动器25的角度信息，因此关节角度计算部34要考虑从致动器到处置器具15的各关节要素19之间的机械要素而计算各关节要素19的角度。
编码器26也可以是设置于各关节要素19处的结构。
关节角度计算部34具有将按照每个处置器具15预先确定的范围确定为设置于处置器具15的关节部18上的各关节要素19的可动范围的信息。并且，在关节角度计算部34中，作为设置于处置器具15的关节部18上的各关节要素19的可动范围中的当使关节部18在体内进行动作时使前端执行器16和关节部18不与体内的组织接触的程度的移动范围，将以当前的关节部18的位置为基准而预先确定的一定的角度范围规定为形状可同步范围。
关节角度计算部34将表示多关节臂4b的各关节6和处置器具15的关节部18的角度的信息、表示设置于处置器具15的关节部18上的各关节要素19的可动范围的信息以及表示上述的形状可同步范围的信息输出给显示控制部35。
显示控制部35根据表示多关节臂4b的各关节6和处置器具15的关节部18的角度的信息、表示设置于处置器具15的关节部18上的各关节要素19的可动范围的信息以及表示上述的形状可同步范围的信息，生成用于将相对于构成处置器具15的关节部18的各关节要素19的角度的多关节臂4b的各关节6的角度可视地传递给用户的图像信息。
显示控制部35所生成的图像信息可以表现为基于表示多关节臂4b的各关节6和处置器具15的关节部18的角度的信息、表示设置于处置器具15的关节部18上的各关节要素19的可动范围的信息以及表示上述的形状可同步范围的信息的数值，也可以表现为用于使用户直观地理解相对于处置器具15的姿势的操作输入装置3的姿势的图形。
以下，对显示控制部35为了使用户直观地理解相对于处置器具15的姿势的操作输入装置3的姿势而表现为图形的情况进行例示。
例如如图7所示，按照显示控制部35的控制而显示在显示部8的图形由第一框显示41、第二框显示42以及线状显示43构成。
图7所示的第一框显示41表示处置器具15的关节部18上的各关节要素19的可动范围。
图7所示的第二框显示42表示在第一框显示41内上述的形状可同步范围。
图7所示的线状显示43表示在第一框显示41内与处置器具15的关节部18的各关节要素19对应的操作输入装置3的关节6的角度。
这些显示按照设置于处置器具15的关节部18上的关节要素19而排列显示在显示部8上。
线状显示43相对于第一框显示41的位置根据操作输入装置3的多关节臂4b相对于处置器具15的关节部18的相对移动而变化。
对本实施方式的医疗用机械手系统1的作用进行说明。图5是用于说明医疗用机械手系统的动作的流程图。图6是用于说明医疗用机械手系统的动作的流程图。图7是示出医疗用机械手系统中的显示部的画面显示的一例的示意图。
在图1所示的本实施方式的医疗用机械手系统1中，设置于从动机械手10的处置器具15通过用户对设置于主机械手2的操作输入装置3进行操作而进行动作。
另外，处置器具15的关节部18维持成与操作输入装置3的多关节臂4b具有相似的关系。即，由控制器30控制成使体内的前端执行器16和关节部18的位置和姿势与操作部4和多关节臂4b的位置和姿势联动。
但是，处置器具15能够通过马达单元24而进行动作，但在操作输入装置3中没有使操作输入装置3进行动作的致动器等单元。因此，在不使处置器具15随着操作输入装置3进行动作的第三模式中，在处置器具15中保持转移到第三模式之前的位置和姿势，但在操作输入装置3中操作者能够自由地改变姿势。在这种情况下，会出现下述情况：操作输入装置3的多关节臂4b的位置和姿势与处置器具15的关节部18的位置和姿势彼此不存在相似关系。
这里，在出现上述情况时，控制器30能够执行以下流程：用于恢复处置器具15的关节部18与操作输入装置3的多关节臂4b的相似关系。
首先，控制器30根据用户对主机械手2的输入等从第一模式(或第三模式)转移到用于恢复处置器具15的关节部18与操作输入装置3的多关节臂4b的相似关系的上述第二模式。
在第二模式中，首先，模式控制部33切断主机械手2与从动机械手10之间的电连接(图5所示的步骤S1)。在步骤S1中，例如模式控制部33切断主机械手2与从动机械手10之间的电连接的一部分。通过步骤S1，例如利用模式控制部33使来自主控制部31的针对从动控制部32的指令无效化，以使得即使对操作输入装置3进行操作，处置器具15也不进行动作。
这样，步骤S1结束，前进到步骤S2。
图5所示的步骤S2是在显示部8上显示表示多关节臂4b和关节部18的姿势的信息的步骤。
在步骤S2中，关节角度计算部34将表示多关节臂4b的各关节6和处置器具15的关节部18的角度的信息、表示设置于处置器具15的关节部18上的各关节要素19的可动范围的信息以及表示上述的形状可同步范围的信息输出给显示控制部35。显示控制部35例如像图7所示那样在显示部8上显示与上述的信息对应的图形。由此，用户可以知道多关节臂4b相对于处置器具15的关节部18的相对位置和姿势有无偏差和该偏差的大小。
对步骤S2中的第一框显示41、第二框显示42以及线状显示43的生成流程的一例进行详细说明。
首先，关节角度计算部34从设置于处置器具15的关节部18处的各编码器26获取各关节要素19的关节角度(图6所示的步骤S21)。
在步骤S21之后，关节角度计算部34从设置于操作输入装置3的多关节臂4b处的各编码器7获取各关节6的关节角度(图6所示的步骤S22)。
在步骤S22之后，关节角度计算部34将在上述步骤S21中关节角度计算部34所获取的关节角度输出给显示控制部35。显示控制部35使以在步骤S21中获取的关节角度(处置器具15的各关节要素19的角度)为中心在两端具有各关节要素19的可动范围的上限和下限的矩形形状的第一框显示41显示在显示部8(图6所示的步骤S23)。
在步骤S23之后，关节角度计算部34计算在各关节要素19的可动范围中的上限侧的形状可同步上限值并输出给显示控制部35。显示控制部35在第一框显示41内强调显示从第一框显示41的中央到上述的形状可同步上限值的范围(图6所示的步骤S24)。即，在步骤S24中，显示控制部35将形状可同步范围的上侧区域显示在显示部8上。步骤S24中的强调显示是指下述显示手段：通过在形状可同步上限值示出边界线、或者以规定的强调色呈矩形状地示出从第一框显示41的中央到上述的形状可同步上限值的范围，从而在第一框显示41内能够区分形状可同步范围。
在步骤S24之后，关节角度计算部34计算在各关节要素19的可动范围中的下限侧的形状可同步下限值并输出给显示控制部35。显示控制部35在第一框显示41内强调显示从第一框显示41的中央到上述的形状可同步下限值的范围(图6所示的步骤S25)。即，在步骤S25中，显示控制部35使形状可同步范围的下侧区域显示在显示部8上。步骤S25中的强调显示是指下述显示手段：通过在形状可同步下限值示出边界线、或者以规定的强调色呈矩形状地示出从第一框显示41的中央到上述的形状可同步下限值的范围，从而在第一框显示41内能够区分形状可同步范围。
通过上述的步骤S24和步骤S25，在表示各关节要素19的可动范围的第一框显示41内例如通过显示为第二框显示42来划分形状可同步范围。
在步骤S25之后，显示控制部35根据在步骤S22中获取的关节角度(多关节臂4b的各关节6的角度)，开始进行使线状显示43显示在显示部8上的动作，其中，该线状显示43重叠显示于在上述的步骤S23中生成的第一框显示41内。
步骤S25重复执行直到第二模式结束并转移到第一模式为止。由此，在第一框显示41内以规定的间隔更新线状显示43，以使得示出当前的各关节6的角度。
在从上述的步骤S21到步骤S25的流程之后，开始图5所示的步骤S3。
步骤S3是用户根据表示多关节臂4b的姿势的线状显示43而使操作输入装置3移动的步骤。
在步骤S3中，追随用户通过手动作业而使操作输入装置3移动的动作而更新表示多关节臂4b的角度的线状显示43。即，显示在显示部8上的线状显示43在第一框显示41的范围内根据用户对操作输入装置3的操作而移动。用户使操作输入装置3移动，以使得线状显示43位于形状可同步范围的内侧。
步骤S3中的操作输入装置3的移动并不是多关节臂4b相对于处置器具15的关节部18的严格的位置对准，只要多关节臂4b的各关节6的角度在作为形状可同步范围而确定的容许范围内即可。因此，用户通过手动作业进行的操作输入装置3的移动操作简单。
这样，步骤S3结束，前进到步骤S4。
图5所示的步骤S4是对多关节臂4b的各关节6是否位于形状可同步范围内进行判定的步骤。
在步骤S4中，重复进行步骤4直到判定为多关节臂4b的各关节6位于形状可同步范围内为止，若判定为多关节臂4b的各关节6位于形状可同步范围内，则前进到步骤S5。
当在步骤S4中满足了多关节臂4b的各关节6位于形状可同步范围内的条件之后开始步骤S5。步骤S5是使关节部18进行动作以使得与多关节臂4b形成相似形状的步骤。
在步骤S5中，从动控制部32使关节部18进行动作，以使得处置器具15的关节部18与操作输入装置3的多关节臂4b的位置和姿势对应地满足相似关系。例如，在步骤S5中，关节角度计算部34使处置器具15的关节部18进行动作，以使得设置于多关节臂4b上的各关节6的角度和与这些各关节6对应的处置器具15的关节部18的各关节要素19的角度一致。在上述的步骤S3中，在形状可同步范围内通过手动作业而粗略地进行位置对准的多关节臂4b和关节部18在步骤S5中被定位成具有精度良好的相似关系。步骤S5中的关节部18的移动区域的大小因在步骤S3中多关节臂4b位于形状可同步范围内而狭窄到使前端执行器16和关节部18不与体内的组织等接触的程度。
这样，步骤S5结束，可以从第二模式转移到第一模式，从而开始进行使用处置器具15的处置。
如以上说明的那样，根据本实施方式的医疗用机械手系统1，只要基于用户的手动作业的位置对准在形状可同步范围内粗略地进行即可。因此，与通过手动作业对操作输入装置3进行操作直到处置器具15的关节部18的位置和姿势与操作输入装置3的多关节臂4b的位置和姿势为精度良好的相似关系的情况相比，能够在短时间内且以较少的移动量恢复操作输入装置3与处置器具15的相似关系。
另外，本实施方式的医疗用机械手系统1的显示控制部35将相对于处置器具15的关节部18的各关节要素19的角度的多关节臂4b的各关节6的角度对应地输出给显示部8。即，本实施方式的控制器30将相对于处置器具15的各关节要素19的角度的多关节臂4b的各关节6的角度输出给显示部8。其结果是，能够使用户容易识别操作输入装置3处于相对于处置器具15偏离何种程度的状态，进而能够使用户直观地理解如何使操作输入装置3移动即可。
(变形例1)
对上述实施方式的变形例进行说明。图8是示出本变形例中的显示部的画面显示的一例的示意图。
在本变形例中，基于显示控制部35的显示部8的显示方式与上述实施方式不同。
本变形例中的显示控制部35在上述第一实施方式中的步骤S23和步骤S24中将多关节臂4b所对应的关节6的角度与设置于处置器具15的关节部18上的关节要素19的当前的角度的差异像图8所示那样作为以百分率进行示出的图表而输出给显示部8。
举出一例，在本变形例中，将处置器具15的关节要素19的当前的角度设为100％而设定在第一框显示41的中央，将关节要素19的可动范围的界限点设为+0％、-0％而设定在第一框显示41的两端。这里，所谓+0％表示多关节臂4b所对应的关节6的角度成为在关节要素19的可动范围的正方向(上限侧)上达到关节要素19的可动范围的界限点的角度。另外，所谓-0％表示多关节臂4b所对应的关节6的角度成为在关节要素19的可动范围的负方向(下限侧)上达到关节要素19的可动范围的界限点的角度。
在本变形例中，第一框显示41所示的百分率的数值的绝对值越大，则多关节臂4b所对应的关节6的角度越接近处置器具15的关节要素19的当前的角度。
这样的显示的方法也实现了与上述实施方式相同的效果。
另外，在本实施方式中，通过将各关节要素19的可动范围以百分率表示而不是以角度表示，即使各关节要素19的绝对的可动范围的角度根据每个要素而不同，也能够使用相同大小的第一框显示41而无违和感地进行显示。其结果是，在本变形例中，与上述实施方式相比能够更高效地利用显示部8的画面显示区域。
(变形例2)
接下来，对上述实施方式的另一变形例进行说明。图9是示出本变形例中的显示部的画面显示的一例的示意图。
在本变形例中，使多关节臂4b如何动作而能使多关节臂4b的各关节6为形状可同步范围内的角度由显示控制部35输出给显示部8并显示在显示部8上。
例如，关节角度计算部34根据设置于操作输入装置3上的多关节臂4b的各关节6的当前的各个角度的信息，通过正向运动学计算来获取从位于多关节臂4b的最基端的关节6到操作部4为止的各关节6的朝向。
并且，显示控制部35使用关节角度计算部34所获取的各关节6的朝向以及关节角度计算部34与上述第一实施方式同样地获取的关节部18的各关节要素19的角度和形状可同步范围，生成表示使操作部4如何移动即可的消息44(参照图9)。例如，每当显示控制部35针对显示部8在上述第一实施方式的步骤S25中更新表示各关节要素19的角度的线状显示43时，更新显示消息44。
在本变形例中，用户通过把持操作部4而使多关节臂4b进行动作，从而使构成多关节臂4b的关节6的屈曲状态发生变化。用户根据从显示控制部35输出给显示部8并显示在显示部8上的消息44而使操作部4进行动作，从而操作输入装置3的多关节臂4b的姿势收纳在能够与处置器具15的关节部18恢复相似关系的形状可同步范围内。显示在显示部8上的消息44对用户提示使多关节臂4b如何运动能使多关节臂4b的各关节6的角度与关节部18的各关节要素19的角度一致。显示控制部35将消息44输出给显示部8是计算出到多关节臂4b的各关节6的角度与关节部18的各关节要素19的角度一致为止的动作过程并输出给显示部8而完成的。
这样，在本实施方式中，由于控制器30计算出多关节臂4b的动作过程并输出给显示部8，因此用户仅按照动作过程进行操作即可，从而能够在短时间内恢复操作输入装置3与处置器具15的相似关系。
另外，在本变形例中，用户可以不把持操作部4而把持构成多关节臂4b的各关节6的附近来使多关节臂4b运动。在这种情况下，通过从位于多关节臂4b的基端侧的关节6朝向操作部4侧使各关节6根据消息44按顺序移动，能够容易地使所有的关节6收纳在形状可同步范围内。
(第二实施方式)
对本发明的第二实施方式进行说明。另外，在以下的各实施方式中，对与上述的第一实施方式共同的构成要素标注与第一实施方式相同的标号，而省略重复的说明。图10是示出本实施方式的医疗用机械手系统中的显示部的画面显示的一例的示意图。
如图10所示，在本实施方式中，显示在显示部8上的图形的形状与上述第一实施方式不同。具体而言，在本实施方式中，显示控制部35将第一框显示41和第二框显示42作为具有规定的中心的扇形而输出给显示部8。并且，显示控制部35根据多关节臂4b的各关节6的角度，将在上述的规定的中心具有端部且以该规定的中心为旋转中心进行转动的线状显示43输出给显示部8。
另外，在本实施方式中，与上述第一实施方式的变形例2同样地，显示控制部35将表示在把持操作部4的状态下使操作输入装置3如何运动即可的消息44输出给显示部8。
在本实施方式中，在关节部18和多关节臂4b具有以规定的轴为旋转中心而分别旋转的多个旋转关节的情况下，能够通过直观的图形显示将多关节臂4b相对于关节部18的姿势的偏离程度传递给用户。其结果是，能够使用户直观地理解使各旋转关节如何运动而能够将多关节臂4b的各关节6收纳在形状可同步范围内，从而在短时间内恢复操作输入装置3与处置器具15的相似关系。
(第三实施方式)
对本发明的第三实施方式进行说明。图11是示出本实施方式的医疗用机械手系统中的显示部的画面显示的一例的示意图。
如图11所示，在本实施方式中，显示控制部35(参照图4)将表示处置器具15的关节部18的形状的第一CG(计算机图形)图像45和表示多关节臂4b的形状的第二CG图像46重叠地显示在显示部8上。
显示控制部35以使处置器具15的关节部18中的最基端侧的关节要素19与多关节臂4b中与处置器具15对应的关节6中的位于最基端侧的关节6重叠的方式将第一CG图像45和第二CG图像46重叠而形成一张图像。
在使操作输入装置3移动以使其与处置器具15的关节部18相似的第二模式中，将第一CG图像45和第二CG图像46显示在显示部8上。
并且，显示控制部35与上述第一实施方式的变形例2同样地，将表示使多关节臂4b如何移动即可的消息44与第一CG图像45和第二CG图像46进一步重叠显示。在本实施方式中，表示使多关节臂4b如何移动即可的消息44在多关节臂4b的各关节6的附近按照每个关节6单独地用记号等进行显示。例如，表示使多关节臂4b如何移动即可的消息44也可以是以构成多关节臂4b的各关节6的转动中心为中心的弧状的箭头(在图11中用标号X1、X2、X3进行表示)。
另外，上述的第一CG图像45和第二CG图像46可以按照以多个视点示出关节部18和多关节臂4b的方式生成两组以上。
例如，除了包含俯视处置器具15那样的图像在内的第一组图像(在图11中的左侧示出)之外，显示控制部35还可以将包含从基端侧朝向前端侧观察处置器具15那样的图像在内的第二组图像(在图11中的右侧示出)显示在显示部8上。在这种情况下，在第二组图像中，作为表示使多关节臂4b如何移动即可的消息44，也可以是位于比构成多关节臂4b的各关节6靠基端侧的位置的根部4x和以关节部18的基端的中心线O为中心的圆弧状的箭头(在图11中用标号X4进行表示)。
在本实施方式中，由于能够使用容易把握处置器具15和多关节臂4b的位置关系的CG图像，因此与像上述第一实施方式和第二实施方式那样根据图状的显示进行操作相比，对于用户来说通过直观的操作，能够在更短时间内恢复操作输入装置3与处置器具15的相似关系。
以上，参照附图对本发明的实施方式进行了详细说明，但具体的结构并不限于该实施方式，也包含不脱离本发明的主旨的范围的设计变更等。
另外，在上述的各实施方式和各变形例中所示的构成要素可以适当地组合来构成。
产业上的可利用性
本发明能够用于医疗用机械手系统。
标号说明
1：医疗用机械手系统；2：主机械手；3：操作输入装置；4：操作部；4a：手柄部；4b：多关节臂；5：直动机构；5a：肘放置台；5b：滑块；6：关节；7：编码器；8：显示部；10：从动机械手；11：医疗用外套管；12：第一管腔；13：第二管腔；14：第三管腔；15：处置器具；15A：第一处置器具；15B：第二处置器具；16：前端执行器；17：长条部；18：关节部；19：关节要素；20：棒状部；22：挠性管部；23：第一基端部；24：马达单元(第二基端部)；25：致动器；26：编码器；27：从动臂；30：控制器；31：主控制部；32：从动控制部；33：模式控制部；34：关节角度计算部；35：显示控制部；41：第一框显示；42：第二框显示；43：线状显示；44：消息；45：第一CG图像；46：第二CG图像；100：内窥镜。

Claims (3)

1.一种医疗用机械手系统，其具有：
机械手，其具有第一关节；
第一检测单元，其对所述第一关节的姿势进行检测；
操作部，其具有与所述第一关节对应的第二关节，以使得所述第一关节进行动作；
第二检测单元，其对所述第二关节的姿势进行检测；
控制部，其根据所述第一检测单元所检测的所述第一关节的姿势和所述第二检测单元所检测的所述第二关节的姿势而对所述机械手和所述操作部进行控制；以及
显示部，其在所述控制部的控制下显示信息，
所述控制部将所述第一关节的姿势和所述第二关节的姿势作为所述信息而输出给所述显示部。
2.根据权利要求1所述的医疗用机械手系统，其中，
所述控制部将相对于所述第一关节的角度的所述第二关节的角度作为所述信息而输出给所述显示部。
3.根据权利要求2所述的医疗用机械手系统，其中，
所述控制部根据所述第一关节的角度和所述第二关节的角度来计算到所述第二关节的角度与所述第一关节的角度一致为止的所述第二关节的动作过程，并将计算出的动作过程作为所述信息而输出给所述显示部。
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