CN107847285B - 输入机构和医疗系统 - Google Patents

Abstract

输入机构(31)具有：第一转动部(33)，其能够以第一轴(X)为旋转中心进行转动；第二转动部(35)，其能够以与第一轴(X)交叉的第二轴(Y)为旋转中心相对于第一转动部(33)进行转动；第一连杆(34)，其固定于第一转动部(33)，并且以能够使第二转动部(35)绕着第二轴(Y)转动的方式与第二转动部(35)连结；第二连杆(36)，其固定于第二转动部(35)；进退输入部(37)，其按照能够以通过第一轴(X)与第二轴(Y)的交点的第三轴(L)为进退轴进行进退动作的方式与第二连杆(36)连结；以及传感器部(40)，其检测第一轴(X)的旋转角度、第二轴(Y)的旋转角度和进退输入部(37)的进退移动距离。

Description

输入机构和医疗系统

技术领域

本发明涉及用于对医疗系统进行操作输入的输入机构和具备该输入机构的医疗系统。

本申请基于2015年7月23日在美利坚合众国临时申请的美国专利临时申请第62/195,869号来主张优先权，将其内容引用于此。

背景技术

用于在体内进行手术等的医疗系统广为人知。

例如，专利文献1公开了能够以两个以上的自由度对用于处置患者的处置部进行姿势变更的医疗用机械手。在专利文献1所公开的医疗用机械手中，处置部通过棒状的连结部与用于对处置部进行操作的操作指令部连结。专利文献1所公开的医疗用机械手的处置部能够根据操作指令部的操作而以两个以上的自由度进行姿势变更。而且，能够通过使连结部以设定于连结部的规定的点为摆动中心进行摆动而使专利文献1所公开的医疗用机械手的处置部移动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-260431号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1所公开的技术中，在想要对处置部接近处置对象部位的方向进行变更的情况下，需要组合使处置部朝向处置对象部位的操作和调节处置部相对于处置对象部位的位置的操作，操作复杂。

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供能够直观地对接近处置对象部位的方向进行变更操作的输入机构和医疗系统。

用于解决课题的手段

本发明的一个方式是医疗系统，其具有：医疗系统中的机械手；输入机构，其用于对所述机械手进行操作输入；控制部，其与所述机械手连接；以及悬架装置，其对所述机械手进行保持，所述输入机构具有：第一转动部，其能够以第一轴为旋转中心进行转动；第二转动部，其能够以与所述第一轴交叉的第二轴为旋转中心相对于所述第一转动部进行转动；第一连杆，其固定于所述第一转动部，并且以能够使所述第二转动部绕着所述第二轴转动的方式与所述第二转动部连结；第二连杆，其固定于所述第二转动部；进退输入部，其按照能够以通过所述第一轴与所述第二轴的交点的第三轴为进退轴进行进退动作的方式与所述第二连杆连结；以及传感器部，其检测所述第一轴的旋转角度、所述第二轴的旋转角度和所述进退输入部的进退移动距离，所述机械手具有：摄像部，其用于对处置对象部位进行拍摄；主动弯曲部，其与所述摄像部连接；轴部，其与所述主动弯曲部连接；以及第一驱动部，其与所述轴部连接，根据所述控制部的控制而使所述主动弯曲部进行弯曲动作，所述悬架装置具有：臂部，其与所述机械手连接；以及第二驱动部，其与所述臂部连接，根据所述控制部的控制而使所述臂部进行动作，所述控制部与所述传感器部连接，所述控制部包含：关注位置坐标设定部，其根据所述摄像部拍摄到的图像而在所述摄像部的摄像视野内设定关注位置；坐标转换部，其以使所述第一轴与所述第二轴的交点对应于在安装有所述机械手的状态下的所述悬架装置中设定的规定的基准坐标系下的所述关注位置的坐标的方式将预先在所述输入机构中设定的输入坐标系与基准坐标系对应起来；操作指令生成部，其根据所述传感器部的检测状态，对应于所述第一轴的旋转角度、所述第二轴的旋转角度和所述进退输入部的进退移动距离而使所述摄像部移动，计算所述臂部和所述主动弯曲部的动作量；以及驱动信号生成部，其根据所述动作量使所述第一驱动部和所述第二驱动部进行动作。

也可以是，所述第一轴与所述第二轴彼此垂直。

也可以是，上述方式的医疗系统具有能够禁止所述第一轴和所述第二轴的转动的第一锁定机构。

也可以是，上述方式的医疗系统具有能够禁止所述进退输入部沿着所述第三轴的进退移动的第二锁定机构。

也可以是，所述第一连杆由弯折成“く”字状的形状的刚体构成。

也可以是，所述第二连杆由弯折成“く”字状的形状的刚体构成。

也可以是，所述控制部还具有约束点坐标运算部，该约束点坐标运算部在所述基准坐标系下设定作为所述机械手的摆动中心的约束点，操作指令生成部以使所述约束点在所述基准坐标系中不移动的方式计算所述动作量。

也可以是，上述方式的医疗系统还具有模式选择器，该模式选择器与所述控制部连接以接受用于切换第一动作模式和第二动作模式的输入，在所述第一动作模式下，通过所述关注位置坐标设定部、所述坐标转换部、所述操作指令生成部以及所述驱动信号生成部使所述第一驱动部和所述第二驱动部进行动作，在所述第二动作模式下，操作人员能够直接对所述机械手进行操作。

发明效果

根据本发明，能够直观地对接近处置对象部位的方向进行变更操作。

附图说明

图1是具备本发明的第一实施方式的输入机构的医疗系统的整体图。

图2是医疗系统的机械手的示意图。

图3是示出医疗系统的操作输入装置的输入机构的立体图。

图4是示出医疗系统的整体的概略的框图。

图5是示出医疗系统的主要部分的框图。

图6是示出医疗系统的控制部的一部分和操作输入装置的框图。

图7是示出医疗系统的制动器控制模式的表。

图8是示出医疗系统的制动器控制模式的表。

图9是医疗系统的主要部分的框图。

图10是医疗系统的主要部分的框图。

图11是医疗系统的主要部分的框图。

图12是医疗系统的主要部分的框图。

图13是医疗系统的主要部分的框图。

图14是示出对医疗系统进行操作的操作人员的操作过程的流程图。

图15是示出医疗系统的工作方法的主要部分的流程图。

图16是示出医疗系统的作用的图。

图17是示出医疗系统的作用的图。

图18是示出医疗系统的作用的图。

图19是示出该实施方式的变形例的输入机构的立体图。

图20是示出该实施方式的其他变形例的输入机构的立体图。

图21是示出该实施方式的其他变形例的输入机构的立体图。

图22是用于对该实施方式的又一变形例的输入机构的第一连杆与第二连杆的位置关系的变化进行说明的图。

图23是示出具备本发明的第二实施方式的输入机构的医疗系统的主要部分的框图。

图24是示出医疗系统的主要部分的框图。

图25是示出医疗系统的制动器控制模式的表。

图26是示出医疗系统的主要部分的框图。

图27是示出医疗系统的主要部分的框图。

图28是示出医疗系统的工作方法的主要部分的流程图。

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是具备本实施方式的输入机构的医疗系统的整体图。图2是医疗系统的机械手的示意图。图3是示出医疗系统的操作输入装置的输入机构的立体图。图4是示出医疗系统的整体的概略的框图。图5是示出医疗系统的主要部分的框图。图6是示出医疗系统的控制部的一部分和操作输入装置的框图。图7和图8是示出医疗系统的制动器控制模式的表。图9至图13是医疗系统的主要部分的框图。图14是示出对医疗系统进行操作的操作人员的操作过程的流程图。图15是示出医疗系统的工作方法的主要部分的流程图。图16至图18是示出医疗系统的作用的图。

如图1所示，本实施方式的医疗系统1具有机械手2、悬架装置20、操作输入装置30、姿势控制装置60以及传感套管87。并且，本实施方式的医疗系统1也可以包含公知的图像处理装置100、显示装置110以及光源装置120。

图1和图2所示的机械手2是插入于患者P的体腔内而进行器官等的观察或针对器官等的处置的装置(参照图16)。如图1所示，机械手2与悬架装置20、操作输入装置30、姿势控制装置60、图像处理装置100、显示装置110以及光源装置120连接。

机械手2具有插入部3、驱动部(第一驱动部15)以及连接部16。

如图1和图2所示，插入部3是能够在贯穿插入于体腔内的状态下使用的细长的部件。插入部3具有远位端部4、轴部8以及插入量标记13以及近位端部14。远位端部4和轴部8能够插入到体腔内。远位端部4配置在朝向体腔内插入的轴部8的插入方向的前端侧。近位端部14配置在轴部8的基端侧。

插入部3的远位端部4具有摄像部5、照明部6以及主动弯曲部7。主动弯曲部7与轴部8的前端连接。主动弯曲部7能够像后述那样主动地变更弯曲形状。并且，摄像部5和照明部6配置在比主动弯曲部7靠远位侧的位置。因此，摄像部5和照明部6能够根据主动弯曲部7的弯曲形状而变更位置和朝向。

摄像部5是取得作为处置对象的目标物的图像的末端执行器。摄像部5的光轴从远位端部4的最远位端朝向远位端部4的前方延伸。例如，摄像部5的光轴与插入部3的远位端部4的长度轴平行地延伸。由此，本实施方式的摄像部5在从插入部3的远位端部4向前方的区域内具有摄像视野。关于摄像部5，能够适当选择并采用CCD摄像元件等公知的内窥镜的观察单元的构造。

摄像部5能够拍摄用于测定与在视野内捕捉到的物体的距离的图像。例如，摄像部5具备能够拍摄具有视差的一组图像(第一图像和第二图像)的一组摄像元件。另外，也可以代替摄像部5具备一组摄像元件这一结构，而是摄像部5具备使具有视差的一组像成像于一个摄像元件的光学系统。摄像部5拍摄的一组图像在后述的控制部61中用于基于立体测量的距离测定。另外，摄像部5也可以不具有取得用于测定距离的图像的功能。在该情况下，激光测距器等公知的测距机构配置于插入部3的远位端部4。

摄像部5将所取得的一组图像的信号(图像信号)通过后述的连接部16输出给图像处理装置100。

照明部6使用从光源装置120通过未图示的光纤传输的光对摄像部5的摄像视野进行照明。另外，在不具备光源装置120的情况下，照明部6可以具有朝向远位端部4的前方发出照明光的LED等发光元件。

主动弯曲部7具有呈筒状的多个节环7a(弯曲块)。

多个节环7a排列成一列。多个节环7a中的相邻的两个节环7a按照能够以与节环的中心线垂直的轴为弯折轴进行弯折动作的方式彼此连结。

多个节环7a中的位于主动弯曲部7的最前端侧的节环7a与用于使主动弯曲部7进行弯曲动作的角度线w的远位端连结。在本实施方式中，为了使主动弯曲部7向上下左右这四个方向弯曲，绕着节环7a的中心线每90°地配置总计四条角度线w。因此，能够通过选择性地牵引四条角度线w，使节环7a彼此进行弯折动作，从而使主动弯曲部7向期望的朝向以期望的弯曲量进行弯曲变形。

轴部8由硬质的筒状部件构成。并且，将主动弯曲部7和第一驱动部15连接起来的角度线w贯穿插入于轴部8的内部。轴部8与插入部3的远位端部4和近位端部14连通。

插入量标记13包含能够由传感套管87进行检测的多个标记。例如，在本实施方式中，由插入量标记13和传感套管87构成了能够检测轴部8在轴部8的中心线方向上的进退量的线性编码器。插入量标记13的结构可以对应于传感套管87的结构而适当选择。

并且，也可以代替具备插入量标记13和传感套管87这一结构，而设置有检测机械手2的位置和姿势的结构(单元)。在该情况下，能够根据所检测到的位置和姿势的值来计算轴部8在轴部8的中心线方向上的进退量。

第一驱动部15与插入部3的近位端部14连接。第一驱动部15具有：四个致动器(例如马达)15a，它们产生用于独立地牵引四条角度线w的动力；未图示的滑轮，其为了将各致动器15a产生的动力传递给角度线w而与各致动器15a的输出轴连接；以及编码器15b，其检测各致动器15a的动作量。

第一驱动部15产生的动力通过上述角度线传递给主动弯曲部7。本实施方式的第一驱动部15具有杆15c等，该杆15c用于供操作人员指定使主动弯曲部7弯曲的方向和弯曲量从而使第一驱动部15进行动作。

图1所示的连接部16与驱动部15连接。连接部16将机械手2与操作输入装置30、姿势控制装置60以及图像处理装置100电连接。

连接部16具有用于将摄像部5拍摄的图像的信号(图像信号)输出给图像处理装置100的信号线、用于从后述的控制部61向机械手2的第一驱动部15输出驱动信号的信号线、用于从后述的控制部61向悬架装置的第二驱动部22输出驱动信号的信号线以及用于将机械手2的编码器(未图示)检测到的角度信息输出给后述的控制部61的信号线。

并且，连接部16具有将照明光从光源装置120传送给机械手2的光纤。

如图1所示，悬架装置20具有与机械手2的第一驱动部15连结的臂部21和对臂部21进行驱动的驱动部(第二驱动部22)。臂部21具有至少三个自由度。

第二驱动部22与姿势控制装置60连接。作为本实施方式的悬架装置20，能够适当选择并采用能够对硬性镜进行保持并使其动作的公知的电动保持器的结构。第二驱动部22具有：致动器22a，其根据来自姿势控制装置60的驱动信号而对臂部21进行驱动；以及编码器22b，其将致动器22a的动作量输出给姿势控制装置60。

如图1和图4所示，操作输入装置30具有输入机构31和模式选择器49。

如图3所示，输入机构31具有基部32、第一转动部33、第一连杆34、第二转动部35、第二连杆36、进退输入部37、传感器部40以及制动器部45。

第一转动部33按照能够以规定的第一轴X为旋转中心相对于基部32进行转动的方式与基部32连结。第一转动部33具有弹簧等未图示的中立机构，该中立机构在没有向第一转动部33施加外力的状态下、在后述的第一制动器46为释放状态的情况下恢复到规定的中立位置。

第一连杆34固定于第一转动部33。第一连杆34由弯折成“く”字状(L字状)的形状的刚体构成。作为一例，第一连杆34从第一转动部33朝向与第一轴X垂直的方向延伸，以远离第一转动部33的方式弯折90°，从弯折部位与第一轴X平行地延伸。第一连杆34的与固定有第一转动部33的一侧的一端为相反侧的一端连结于第二转动部35。

第二转动部35按照能够以与第一轴X垂直的第二轴Y为旋转中心相对于第一连杆34进行转动的方式与第一连杆34连结。第二转动部35具有弹簧等未图示的中立机构，该中立机构在没有向第二转动部35施加外力的状态下、在后述的第二制动器47为释放状态的情况下恢复到规定的中立位置。

第二连杆36固定于第二转动部35。第二连杆36由弯折成“く”字状(L字状)的刚体构成。作为一例，第二连杆36从第二转动部35向与第二轴Y垂直的方向延伸，弯折90°从而与第二轴Y平行并延伸。第二连杆36的与固定有第二转动部35的一侧的端为相反侧的一端连接于进退输入部37。

进退输入部37具有固定于第二连杆36的保持部38和与保持部38连结的输入部件39。

保持部38是以通过第一轴X与第二轴Y的交点的直线为中心线的筒状部件。

输入部件39是贯穿插入于保持部38中的棒状部件。输入部件39能够沿着保持部38的中心线自如地进退移动。输入部件39能够以通过第一轴X与第二轴Y的交点的直线状的第三轴L为进退轴进行进退。关于输入部件39的形状，考虑操作人员的把持容易度而适当确定即可。

进退输入部37具有弹簧等未图示的中立机构，该中立机构在没有向进退输入部37施加外力的状态下、在后述的第三制动器48为释放状态的情况下恢复到规定的中立位置。

在本实施方式中，输入部件39的移动被基部32、第一转动部33、第一连杆34、第二转动部35、第二连杆36以及进退输入部37限制成以第一轴X与第二轴Y的交点为中心的摆动和沿着朝向第一轴X与第二轴Y的交点的直线的进退。

传感器部40具有：第一传感器41，其为了检测第一转动部33相对于基部32的旋转角而配置于第一转动部33；第二传感器42，其为了检测第二转动部35相对于第一连杆34的旋转角而配置于第二转动部35；第三传感器43，其为了检测输入部件39相对于保持部38的进退移动量而配置于进退输入部37；以及把持传感器44，其为了通过检测操作人员有无与输入部件39的接触来判定操作人员是否把持着输入部件39而配置于输入部件39。

如图9所示，第一传感器41、第二传感器42、第三传感器43与控制部61的操作量运算部72连接。

如图6所示，把持传感器44与控制部61的模式设定部62连接。

如图3所示，制动器部45具有配置于第一转动部33的第一制动器46、配置于第二转动部35的第二制动器47以及配置于进退输入部37的第三制动器48。第一制动器46、第二制动器47以及第三制动器48例如由电磁制动器构成。

第一制动器46根据姿势控制装置60的控制而切换第一转动部33能够相对于基部32转动的状态和第一转动部33不能相对于基部32转动的状态。

第二制动器47根据姿势控制装置60的控制而切换第二转动部35能够相对于第一连杆34转动的状态和第二转动部35不能相对于第一连杆34转动的状态。

第三制动器48根据姿势控制装置60的控制而切换输入部件39能够相对于保持部38进退的状态和输入部件39不能相对于保持部38进退的状态。

如图4和图6所示，模式选择器49与姿势控制装置60连接。模式选择器49具有用于选择姿势控制装置60的动作模式的多个开关(锁定开启模式选择开关50、自如模式开关51、环视模式开关52以及接近俯瞰模式开关53)。

锁定开启模式选择开关50是用于切换锁定开启模式和手动模式的开关。锁定开启模式是为了使机械手2以使摄像部5始终朝向机械手2的摄像部5的摄像视野内的关注位置的方式自动地动作而在医疗系统1中设定的第一动作模式。后面描述锁定开启模式的详细内容。并且，手动模式是为了操作人员能够直接移动机械手2或使摄像部5的摄像视野朝向期望的方向而在医疗系统1中设定的第二动作模式。锁定开启模式选择开关50每次被按下时输出用于将姿势控制装置60的动作模式交替地切换成锁定开启模式或手动模式的切换信号。

图7和图8示出了锁定开启模式和手动模式下的制动器部45的制动器控制模式。

如图7和图8所示，自如模式开关51是用于在锁定开启模式下使姿势控制装置60按照“自如模式”动作的开关，在该“自如模式”下，制动器部45被控制为在操作人员把持着输入部件39(参照图3)的期间，制动器部45的所有制动器被释放，在操作人员松开输入部件39时使制动器部45的所有制动器动作。即，在自如模式下，在操作人员用手把持着输入部件39的情况下操作人员能够自如地移动输入部件39，在操作人员将手从输入部件39拿开时此时的输入部件39的位置和姿势被保持。自如模式开关51每次被按下时输出用于将姿势控制装置60的动作模式切换成自如模式的自如模式选择信号。

环视模式开关52是用于在锁定开启模式下使姿势控制装置60按照“环视模式”动作的开关，在该“环视模式”下，制动器部45被控制为使第三制动器48始终动作，并且在操作人员把持着输入部件39的期间释放其他制动器(第一制动器46和第二制动器47)，在操作人员松开输入部件39时使制动器部45的所有制动器动作。即，在环视模式下，在操作人员用手把持着输入部件39的情况下，操作人员能够自如地摆动输入部件39，但无法使输入部件39进退。并且，在环视模式下，在操作人员将手从输入部件39拿开时，此时的输入部件39的位置和姿势被保持。环视模式开关52每次被按下时输出用于将姿势控制装置60的动作模式切换成环视模式的环视模式选择信号。在本实施方式中，在选择了环视模式的情况下，控制部61和制动器部45构成为禁止第一轴X和第二轴Y的转动的第一锁定机构。

接近俯瞰模式开关53是用于在锁定开启模式下使姿势控制装置60按照“接近俯瞰模式”动作的开关，在该“接近俯瞰模式”下，制动器部45被控制为使第一制动器46和第二制动器47始终动作，并且在操作人员把持着输入部件39的期间第三制动器48被释放，在操作人员松开输入部件39时使制动器部45的所有制动器动作。即，在接近俯瞰模式下，在操作人员用手把持着输入部件39的情况下操作人员能够自如地使输入部件39进退，但无法使输入部件39摆动。并且，在接近俯瞰模式下，在操作人员将手从输入部件39拿开时，此时的输入部件39的位置和姿势被保持。接近俯瞰模式开关53每次被按下时输出用于将姿势控制装置60的动作模式切换成接近俯瞰模式的接近俯瞰模式选择信号。在本实施方式中，在选择了接近俯瞰模式的情况下，控制部61和制动器部45构成为禁止输入部件39沿第三轴L的进退的第二锁定机构。

自如模式开关51、环视模式开关52、接近俯瞰模式开关53(参照图5)以在一个开关被按下而接通时其他开关自动地切断的方式联动。因此，在模式选择器49中，在锁定开启模式下，选择自如模式、环视模式或者接近俯瞰模式中的任意一个。

并且，在本实施方式中，当根据锁定开启模式选择开关50的操作而动作模式被设定为手动模式时，所有制动器被释放，输入部件39恢复到中立位置。并且，当设定为手动模式时，自如模式开关51、环视模式开关52以及接近俯瞰模式开关53被切断。

如图4所示，图像处理装置100接受从摄像部5输出的图像信号的输入。图像处理装置100具有将图像信号编码成影像信号的影像信号生成部101。影像信号生成部101根据从摄像部5输出的图像信号，将包含于图像信号中的一组图像(第一图像和第二图像)中的规定的一个图像(例如在本实施方式中为第一图像)转换成适合显示装置110的显示的形式的影像信号。图像处理装置100将影像信号生成部101所生成的影像信号输出给显示装置110。

并且，图像处理装置100具有将图像信号编码成图像数据的图像数据生成部102。图像数据生成部102根据从摄像部5输出的图像信号，将包含于图像信号中的第一图像的信号编码成第一图像数据，将包含于图像信号中的第二图像的信号编码成第二图像数据。图像处理装置100将包含第一图像数据和第二图像数据在内的一组图像数据输出给控制部61。

显示装置110接受从图像处理装置100的影像信号生成部101输出的影像信号的输入。显示装置110例如具有液晶监视器111。

图1所示的姿势控制装置60能够与机械手2、悬架装置20、操作输入装置30以及图像处理装置100连接。姿势控制装置60具有：控制部61，其对机械手2和悬架装置20的位置和姿势进行控制；以及存储部85，其存储控制部61生成的数据和控制部61参照的参数等。

如图9所示，存储在姿势控制装置60的存储部85中的参数包含与机械手2的结构对应的机械手构造参数和与悬架装置20的结构对应的悬架装置构造参数。这些参数包含能够用于正向运动学计算和逆向运动学计算中的关节坐标系和关节间距离等数据。并且，在本实施方式中，关于机械手构造参数，针对被规定在机械手2的摄像部5的一处的摄像部基准点(未图示)来确定关节坐标系。通过针对摄像部5拍摄的对象物的距离测定而取得的距离值是根据从摄像部基准点到对象物的距离而计算的。

如图5所示，作为在手动模式和锁定开启模式下共同使用的功能部，控制部61包含模式设定部62、约束点坐标运算部69、姿势取得部67、参数取得部68以及驱动信号生成部71。

并且，作为仅在手动模式下使用的功能部，控制部61包含模仿动作指令部70。

并且，作为在锁定开启模式下提供锁定开启功能的功能部，控制部61包含操作量运算部72、使用摄像部5拍摄的图像进行处理的图像处理系统块、通过运算来计算各种坐标的坐标运算系统块以及生成锁定开启模式下的操作指令的逆向运动学运算部82。

图像处理系统块包含图像数据接受部75、特征点设定部76、距离测量部77以及关注位置提取部80。

坐标运算系统块包含摄像部坐标运算部79、关注位置坐标运算部78、关注位置偏移量运算部81以及坐标转换部83。

以下，沿着控制部61的控制动作的流程，对控制部61的各结构要素进行说明。

如图6所示，模式设定部62进行控制部61的动作模式的设定和各种初始设定。模式设定部62包含初始化部63和限制状态选择部64。

初始化部63接受锁定开启模式选择开关50所输出的切换信号的输入。

初始化部63在接受到了切换信号的输入的情况下将用于释放制动器部45的所有制动器(第一制动器46、第二制动器47以及第三制动器48)的释放信号输出给制动器状态切换部66。

并且，初始化部63在接受到了切换信号的输入的情况下，将第一传感器41、第二传感器42以及第三传感器43复位。

限制状态选择部64根据针对模式选择器49的操作而选择输入机构31的各制动器的动作状态。限制状态选择部64包含判定部65和制动器状态切换部66。

判定部65能够接受自如模式开关51、环视模式开关52以及接近俯瞰模式开关53所输出的信号的输入。在本实施方式中，以使自如模式开关51、环视模式开关52以及接近俯瞰模式开关53中的仅一个开关接通的方式联动，因此判定部65从自如模式开关51、环视模式开关52以及接近俯瞰模式开关53中的任意一个接受信号。

判定部65对应于输出给判定部65的信号的种类而将制动器控制模式输出给制动器状态切换部66。

制动器状态切换部66接受判定部65所输出的制动器控制模式的输入。制动器状态切换部66将用于使制动器部45按照制动器控制模式动作的驱动信号输出给制动器部45。

如图10所示，姿势取得部67接受机械手2的第一驱动部15的编码器15b所输出的角度信息的输入。而且，姿势取得部67接受悬架装置20的第二驱动部22的编码器22b所输出的角度信息的输入。

姿势取得部67将编码器15b输出的角度信息和用于确定编码器15b的规定的识别序号(关节序号)对应起来。并且，姿势取得部67将编码器22b输出的角度信息和用于确定编码器22b的规定的识别序号(关节序号)对应起来。

姿势取得部67将关节序号和所对应的角度信息输出给约束点坐标运算部69。

参数取得部68根据规定的读出命令而读出存储在存储部85中的悬架装置构造参数和机械手构造参数。

参数取得部68取得的各种参数用于在控制部61中进行正向运动学计算或逆向运动学计算的情况。

约束点坐标运算部69接受姿势取得部67输出的关节序号和所对应的角度信息的输入。而且，约束点坐标运算部69接受传感套管87输出的轴部位置信息的输入。

并且，约束点坐标运算部69接受参数取得部68输出的机械手构造参数和悬架装置构造参数的输入。

约束点坐标运算部69根据角度信息和轴部位置信息，通过例如正向运动学计算来运算约束点的坐标的信息(约束点坐标)。约束点的坐标是悬架装置20所固有的基准坐标系下的坐标。

约束点坐标运算部69将约束点坐标输出给存储部85。

控制部61在约束点坐标存储在存储部85中之后开始手动模式下的动作。

图5所示的模仿动作指令部70是用于生成在手动模式下动作的控制部61的操作指令的功能部。模仿动作指令部70接受姿势取得部67所取得的角度信息和所对应的关节序号的输入。

模仿动作指令部70针对符合与角度信息对应的关节序号的关节而生成用于使关节朝向与包含于角度信息中的关节动作方向相同的方向动作的操作指令。

模仿动作指令部70将操作指令输出给驱动信号生成部71。

驱动信号生成部71接受模仿动作指令部70所输出的操作指令的输入。在本实施方式中，当在手动模式下控制部61动作的情况下，驱动信号生成部71从模仿动作指令部70接受操作指令的输入。

并且，当在锁定开启模式下控制部61动作的情况下，驱动信号生成部71从逆向运动学运算部82接受操作指令的输入。

驱动信号生成部71根据操作指令而生成针对第一驱动部15的致动器15a的驱动信号。并且，驱动信号生成部71根据操作指令而生成针对第二驱动部22的致动器22a的驱动信号，并将所生成的驱动信号输出给所对应的驱动部(第一驱动部15和/或第二驱动部22)(例如参照图12)。

接下来，对在锁定开启模式下发挥功能的各结构进行说明。

如图9所示，操作量运算部72根据在锁定开启模式下操作人员对输入机构31进行的操作输入来计算操作量。操作量运算部72接受第一传感器41、第二传感器42以及第三传感器43所输出的信息。并且，操作量运算部72接受模式设定部62的初始化部63为了将从第一传感器41、第二传感器42以及第三传感器43输出的信号复位而输出的复位信号的输入。

操作量运算部72具有倍率校正部73和正向运动学运算部74。

倍率校正部73接受第三传感器43输出的信息的输入。

倍率校正部73将规定的系数与第三传感器43输出的信息相乘来计算进退量信息，并将计算出的进退量信息输出给正向运动学运算部74。该系数规定相对于输入部件的进退操作量的摄像部5的进退移动量的大小。

正向运动学运算部74接受第一传感器41和第二传感器42所输出的角度信息和倍率校正部73所输出的进退量信息的输入。

并且，正向运动学运算部74接受存储在存储部85中的机械手构造参数和悬架装置构造参数的输入。

正向运动学运算部74使用上述角度信息、进退量信息、机械手构造参数以及悬架装置构造参数，通过正向运动学计算来计算包含输入部件的坐标和输入部件的姿势在内的信息(输入部件位置姿势数据)。输入部件位置姿势数据包含由第一轴X、第二轴Y以及与第一轴X和第二轴Y垂直的垂直轴Z规定的三维垂直坐标系(以下，称作输入坐标系)下的输入部件39的规定的一点(基准点)的坐标和从基准点朝向输入部件39的前端的方向(从基准点朝向输入坐标系的原点的方向矢量)。另外，在本实施方式中，在输入部件39处于中立位置时，输入部件39沿着输入坐标系的垂直轴Z延伸。

正向运动学运算部74将输入部件位置姿势数据输出给存储部85。

如图11所示，图像数据接受部75接受在锁定开启模式的控制中使用的图像的输入。具体而言，图像数据接受部75接受图像处理装置所输出的一组图像数据的输入。图像数据接受部75向特征点设定部76、距离测量部77、关注位置提取部80以及关注位置偏移量运算部81输出一组图像数据。

特征点设定部76接受图像数据接受部75所输出的一组图像数据的输入。特征点设定部76根据一组图像数据中的第一图像数据，针对第一图像的包含中央在内的规定的范围，基于形状和颜色等而提取多个特征点。本实施方式中的第一图像的中央对应于锁定开启模式下的关注位置Ts。特征点设定部76将包含示出所提取的特征点的特征点数据和示出第一图像的中央的中央点数据在内的信息作为特征点图案而输出给存储部85。并且，特征点设定部76将特征点图案输出给距离测量部77。

距离测量部77接受图像数据接受部75所输出的一组图像数据的输入。并且，距离测量部77读入存储在存储部85中的特征点图案。距离测量部77使用特征点匹配的方法而在一组图像数据的第二图像数据中提取与特征点图案对应的区域。距离测量部77将第一图像数据和第二图像数据中的与特征点图案对应的区域的偏移量的大小换算成与设定有特征点图案的部位相距的距离值。在距离测量部77的上述换算中，距离测量部77取得从在摄像部5中预先规定的基准点到设定有特征点的部位的距离值。距离测量部77将所取得的距离值输出给关注位置坐标运算部78。

关注位置坐标运算部78接受距离测量部77所输出的距离值的输入。而且，关注位置坐标运算部78接受姿势取得部67所输出的关节序号和所对应的角度信息的输入。

并且，关注位置坐标运算部78接受参数取得部68所输出的机械手构造参数和悬架装置构造参数的输入。

关注位置坐标运算部78根据角度信息和轴部位置信息，通过例如正向运动学计算来计算图像数据中的位于中央的部位(关注位置)的坐标的信息(关注位置坐标)。关注位置坐标是悬架装置20所固有的基准坐标系下的坐标。关注位置坐标是沿着摄像部5的光轴方向向摄像部5的前方离开了上述距离值的量的点的坐标。

关注位置坐标运算部78将关注位置坐标输出给存储部85。

摄像部坐标运算部79接受姿势取得部67所输出的关节序号和所对应的角度信息的输入。而且，摄像部坐标运算部79接受参数取得部68所输出的机械手构造参数和悬架装置构造参数的输入。

摄像部坐标运算部79根据机械手构造参数和从机械手2的编码器15b取得的角度信息来计算主动弯曲部7的弯曲角度。在本实施方式中，通过角度线w的牵引而使主动弯曲部7均匀地弯曲。因此，能够使用与角度线w的牵引量对应的编码器15b的角度信息来取得主动弯曲部7的弯曲量和此时的主动弯曲部7的曲率中心。

摄像部坐标运算部79使用正向运动学计算来计算基准坐标系下的摄像部基准点坐标。

摄像部坐标运算部79将摄像部基准点坐标输出给存储部85。

如图12所示，关注位置提取部80是用于从锁定开启模式下的动作中摄像部5所取得的图像中取得关注位置的坐标的功能部。

关注位置提取部80接受图像数据接受部75所输出的一组图像数据的输入。并且，关注位置提取部80从存储部85读入特征点图案。

关注位置提取部80针对一组图像数据使用特征点图案而进行特征点映射。由此，关注位置提取部80提取包含在一组图像数据中的特征点，使用一组图像数据的视差来计算基准坐标系下的关注位置的当前位置的坐标。

关注位置提取部80将关注位置的当前位置的坐标信息输出给关注位置偏移量运算部81。

关注位置偏移量运算部81接受关注位置提取部80所输出的关注位置的当前位置的坐标信息的输入。而且，关注位置偏移量运算部81从存储部85读入关注位置坐标。

关注位置偏移量运算部81对从存储部85读入的关注位置坐标和关注位置提取部80所输出的坐标进行比较而计算关注位置的偏移量。

关注位置偏移量运算部81将关注位置的偏移量输出给逆向运动学运算部82。

逆向运动学运算部82接受关注位置偏移量运算部81所输出的关注位置的偏移量的输入。而且，逆向运动学运算部82接受参数取得部68所输出的悬架装置构造参数和机械手构造参数的输入。并且，逆向运动学运算部82从存储部85读入摄像部基准点坐标和约束点坐标。

逆向运动学运算部82以摄像部基准点坐标为起点，以使摄像部5平行移动直至关注位置的偏移量变为0而得到的点为终点，根据终点的坐标，通过逆向运动学计算来运算移动后的机械手和悬架装置的姿势。在本实施方式中，通过逆向运动学运算部82进行运算使得摄像部5平行移动，维持了输入部件的姿势与摄像部5的姿势的对应关系。

逆向运动学运算部82根据运算结果而生成用于使机械手2和悬架装置20动作的操作指令，并将操作指令输出给驱动信号生成部71。

另外，在由于机械手2和悬架装置20的可动区域的界线的影响而无法使摄像部5平行移动直至关注位置的偏移量变为0的情况下，可以输出该内容的错误并使锁定开启模式结束。

接下来，对根据在锁定开启模式下操作人员对输入机构31进行的输入而动作的功能部进行说明。

如图13所示，坐标转换部83从存储部85读入操作量运算部72根据在锁定开启模式下操作人员对输入装置输入的操作而计算出的输入部件位置姿势数据。而且，坐标转换部83从存储部85读入关注位置坐标。

坐标转换部83以使关注位置坐标成为原点的方式对输入部件位置姿势数据进行坐标转换。而且，坐标转换部83以使基准坐标的原点为原点的方式对以使关注位置坐标成为原点的方式进行坐标转换后的输入部件位置姿势数据进行平行移动。由此，计算出了在基准坐标系下与输入部件位置姿势数据对应的位置和方向。

坐标转换部83将计算出的位置和方向输出给逆向运动学运算部82。

逆向运动学运算部82接受从坐标转换部83输出的位置和方向的输入。接受到从坐标转换部83输出的位置和方向的输入的逆向运动学运算部82在基于上述关注位置的偏移量的运算结束后，在开始下一次运算之前，根据从坐标转换部83输出的位置和方向而生成用于使摄像部5移动的操作指令。

逆向运动学运算部82将操作指令输出给驱动信号生成部71。然后，驱动信号生成部71根据操作指令而生成驱动信号并输出给第一驱动部15和第二驱动部22。

由此，摄像部5对应于操作人员对输入机构31的输入部件的操作而动作。

在本实施方式中，传感套管87与控制部61电连接。传感套管87向约束点坐标运算部69输出轴部8朝向传感套管87的插入量的信息。

对具备本实施方式的输入机构31的医疗系统1的作用进行说明。

在使用医疗系统1进行处置之前，操作人员将医疗系统1的机械手2安装于悬架装置20(参照图1)。并且，操作人员将悬架装置20相对于患者配置在规定的位置，并将机械手2插入到体内。医疗系统1的控制部61根据插入于传感套管87中的轴部8的插入量，使存储部85存储约束点R的坐标(约束点坐标)作为机械手2朝向患者的刺入点的位置(参照图10和图15，步骤S11)。

操作人员使机械手2移动以使期望作为处置对象的部位(目标物)显示在被显示在显示装置110的监视器111(参照图1)上的图像上。根据需要，操作人员也可以使用第一驱动部15的杆15c等来使主动弯曲部7弯曲。在目标物T位于显示在显示装置110的监视器111上的图像的中央附近时，操作人员对模式选择器49进行操作以开始锁定开启模式(参照图14，步骤S1)。例如，操作人员按下锁定开启模式选择开关50和自如模式开关51。

当控制部61在锁定开启模式下开始动作(在步骤S12中，“是”)时，控制部61使第一驱动部15和第二驱动部22的动作暂时停止(参照图15，步骤S14)。然后，控制部61进行为了开始锁定开启模式所需的初始化和运算(参照图15，步骤S15至步骤S18)。首先，控制部61的初始化部63(参照图6)对制动器状态切换部66输出释放信号以释放制动器部45的所有制动器，从而使输入部件39移动到中立位置。由此，输入机构31被初始化(步骤S15)。

并且，控制部61的特征点设定部76(参照图11)从图像数据中提取特征点并使存储部85存储特征点图案(步骤S16)。接着，关注位置坐标运算部78根据距离测量部77测量的距离值以及机械手2和悬架装置20的姿势来取得关注位置坐标并存储于存储部85(步骤S17)。

并且，控制部61的摄像部坐标运算部79(参照图11)根据机械手2和悬架装置20的姿势来取得摄像部基准点坐标并存储于存储部85(步骤S18)。

在到上述步骤S18为止的处理结束之后，操作人员能够在锁定开启模式下开始操作。当操作人员把持输入部件39(参照图14，步骤S2)时，把持传感器检测到操作人员把持着输入部件39这一情况。在把持传感器检测到操作人员把持着输入部件39这一情况的期间，操作人员能够使输入部件39进退，并且能够使输入部件39摆动(步骤S3)。

如图9所示，在操作量运算部72中检测操作人员使输入部件39进退或摆动的操作，并将其作为输入部件位置姿势数据而存储于存储部85。

如图13所示，控制部61的坐标转换部83从存储部85读入输入部件位置姿势数据(参照图15，步骤S19)、进行坐标转换并输出给逆向运动学运算部82(步骤S20)。接着，逆向运动学运算部82根据从坐标转换部83输出的信息而生成操作指令(步骤S21)，并将操作指令输出给驱动信号生成部71。驱动信号生成部71根据操作指令而生成驱动信号，并输出给第一驱动部15和第二驱动部22(步骤S22)。

然后，控制部61以使关注位置位于摄像部5的视野中心的方式对摄像部5的位置进行校正(步骤S23)。即，如图12所示，关注位置提取部80从摄像部5拍摄的图像中提取关注位置，关注位置偏移量运算部81计算关注位置的偏移量，逆向运动学运算部82以使关注位置的偏移量变为0的方式生成操作指令。

这样，在本实施方式中，通过依次执行基于对输入部件39的输入的摄像部5的移动控制和使关注位置位于摄像部5的视野中心的摄像部5的移动控制，摄像部5以关注位置为中心进行公转，并且摄像部5的视野中心在锁定开启模式中始终与关注位置一致。例如，在本实施方式的锁定开启模式下，如图16所示，在摄像部5将目标物T捕捉在视野中的状态下，根据对输入部件39的操作，例如摄像部5以目标物T为中心呈圆弧状移动。此时，机械手2的轴部8以约束点R为中心进行摆动并且沿轴部8的中心线方向进退，而且主动弯曲部7的弯曲形状也伴随着摄像部5的移动而逐渐变化。

如图18所示，在本实施方式的锁定开启模式下，能够使摄像部5以与目标物的位置对应的关注位置Ts的坐标为中心进行公转，而且操作人员能够通过针对输入部件39的进退操作而对关注位置Ts与摄像部5的距离进行操作。由此，在本实施方式中，能够以环视目标物T的方式对目标物T进行观察，或者使摄像部5接近目标物T从而放大目标物T的图像进行观察，或者使摄像部5远离目标物T从而对包含目标物T在内的宽广的区域进行俯瞰观察。

在设定为锁定开启模式的期间(在图15所示的步骤S24中为“是”时)，按顺序重复图15所示的步骤S19至步骤S24的各步骤。

操作人员能够通过对模式选择器49进行操作而使锁定开启模式下的控制部61的动作结束并返回到手动模式(参照图15，在步骤S24中为“否”)。在该情况下，按照锁定开启模式的结束之前的机械手2和悬架装置20的位置和姿势，第一驱动部15和第二驱动部22的自动控制结束。在针对第一驱动部15和第二驱动部22的控制结束之后，制动器部45的各制动器成为释放状态，输入部件39恢复到中立位置。操作人员能够根据需要，利用第一驱动部15的杆15c的操作和悬架装置20的模仿动作等，在手动模式下对机械手2的位置和姿势进行控制。

像以上所说明那样，根据本实施方式的输入机构31，进退输入部37的输入部件39的动作被约束为以通过第一轴X与第二轴Y的交点的第三轴L为进退轴。这对应于在锁定开启模式下摄像部5的移动被约束为摄像部5朝向关注位置Ts这一情况。因此，使用本实施方式的输入机构31，能够通过对进退输入部37进行操作而在锁定开启模式下直观地对接近作为处置对象部位的关注位置Ts的方向进行变更操作。

而且，本实施方式的医疗系统1能够在关注位置Ts和约束点R这两点被约束的条件下(参照图18)对机械手2进行自动控制，因此与以对关注位置Ts和约束点R这两点进行约束的方式手动地对机械手2进行操作这一情况相比，机械手2的操作更容易。

并且，由于第一轴X和第二轴Y彼此垂直，因此输入机构31中的输入坐标系CS2为三维的垂直坐标系。由此，控制部61的运算简单。

并且，由于第一轴X与第二轴Y垂直，因此绕第一轴X的摩擦阻力和绕第二轴Y的摩擦阻力给输入部件39的操作阻力带来的影响彼此相等。因此，在本实施方式的输入机构31中，即使输入部件39的位置和姿势发生变化也能够减小输入部件39的移动容易度的变化。

(变形例1)

对上述实施方式的变形例进行说明。图19是示出本变形例的输入机构的立体图。

如图19所示，本变形例的输入机构31具有形状与在第一实施方式中公开的第一连杆34和第二连杆36不同的第一连杆57和第二连杆58。

本变形例的第一连杆57呈在第一轴X上具有中心的环状。

本变形例的第二连杆58呈在与第一轴X垂直的旋转轴上与第一连杆57连结的环状。第二连杆58的中心位于第二连杆58的旋转轴上并且位于第一轴X上。与上述第一实施方式相同的进退输入部37与第二连杆58连结。

本变形例的第一连杆57和第二连杆58也能够与在上述第一实施方式中公开的第一连杆34和第二连杆36同样地动作。

另外，如图20所示，第一连杆57和第二连杆58的形状也可以不是环状而是四边形状。并且，输入机构31可以具有安装于第一连杆57上的引导件59，该引导件59具有以中心线位于包含第一轴X在内的平面内的方式延伸的槽。进退输入部37的保持部38进入到引导件的槽中。

(变形例2)

对上述实施方式的其他变形例进行说明。图21是示出本变形例的输入机构31的立体图。

如图21所示，本变形例的输入机构31具有基台部90和收纳于基台部90中的球体部94。

基台部90具有承受球体部94的支承体91和能够与球体部94的外周面接触地滚动的编码器92、93。为了检测球体部的旋转方向和旋转量，编码器92、93至少设置有两个。

球体部94以被支承体91和编码器92、93支承的状态收纳于基台部90中。在球体部94上固定有进退输入部37的保持部38。保持部38的中心线L2位于通过球体部94的球心的直线上。

本变形例的输入机构31也实现与第一实施方式相同的效果。

(变形例3)

对上述实施方式的又一变形例进行说明。图22是用于对本变形例的输入机构中的第一连杆与第二连杆的位置关系的变化进行说明的图。

如图22所示，本变形例的输入机构31具有形状与在上述第一实施方式中公开的第一连杆34和第二连杆36(参照图3)不同的第一连杆34A和第二连杆36A。

本变形例的第一连杆34A弯折成“く”字状(L字状)。第一连杆34A的弯折角度为钝角。例如，第一连杆34A从与第一实施方式相同的第一转动部33(参照图3)向与第一轴X垂直的方向延伸，以远离第一转动部33的方式弯折120°。第一连杆34A上的与固定有第一转动部33的一侧的一端为相反侧的一端连结于与第一实施方式相同的第二转动部35(参照图3)。

在本变形例中，作为第二转动部35的转动轴的第二轴Y2与第一轴X交叉但不垂直。第一轴X与第二轴Y2所成的角的大小为60°。

本变形例的第二连杆36A弯折成“く”字状(L字状)。第二连杆36A的弯折角度为钝角。例如，第二连杆36A从第二转动部35向与第二轴Y2垂直的方向延伸，以接近第一轴X与第二轴Y2的交点的方式弯折120°。第二连杆36A上的与固定有第二转动部35的一侧的一端为相反侧的一端连接于进退输入部37。

进退输入部37的保持部38(参照图3)是以通过第一轴X与第二轴Y2的交点的直线为中心的筒状部件。贯穿插入于保持部38中的输入部件39能够沿着保持部38的中心线自如地进退移动。作为输入部件39的进退轴的第三轴L2与第二轴Y2所成的角的大小为60°。

在本变形例的具备第一连杆34A和第二连杆36A的输入机构31中，输入部件39的进退动作被约束为以通过第一轴X与第二轴Y2的交点的第三轴L2为进退轴。而且，输入部件39的摆动动作被约束为以第一轴X与第二轴Y2的交点为摆动中心。由此，本变形例的输入机构31实现与第一实施方式相同的效果。

另外，第一连杆34A的弯折角度不限于120°。并且，第二连杆36A的弯折角度不限于120°。

(第二实施方式)

对本发明的第二实施方式进行说明。图23是示出具备本实施方式的输入机构的医疗系统的主要部分的框图。图24是示出医疗系统的主要部分的框图。图25是示出医疗系统的制动器控制模式的表。图26和图27是示出医疗系统的主要部分的框图。图28是示出医疗系统的工作方法的主要部分的流程图。

图23所示的本实施方式的医疗系统1A具有控制内容与第一实施方式不同的控制部61A。本实施方式的控制部61A能够与第一实施方式同样地在锁定开启模式下动作，而且能够在手动模式下使用操作输入装置30。

并且，如图24所示，为了能够在手动模式下使用操作输入装置30，本实施方式的医疗系统1A具有结构与第一实施方式不同的模式选择器49A。

本实施方式的模式选择器49A与在第一实施方式中公开的模式选择器49相比，在还具有手动模式选择开关54、整体移动模式选择开关55以及前端弯曲模式选择开关56这点不同。

手动模式选择开关54是在操作人员要选择手动模式的情况下操作的按钮开关。在本实施方式中，以在手动模式选择开关54和锁定开启模式选择开关50中的任意一方接通的情况下另一方被切断的方式彼此联动。

整体移动模式选择开关55是当在手动模式下操作人员要选择机械手2整体的移动操作(整体移动模式)的情况下操作的按钮开关。

前端弯曲模式选择开关56是当在手动模式下操作人员要选择机械手2的仅是主动弯曲部7的弯曲操作(前端弯曲模式)的情况下操作的按钮开关。

并且，在本实施方式中，如图25所示，限制状态选择部64具有能够在手动模式下使用的制动器部45的控制模式。

在整体移动模式下，制动器部45的动作与自如模式同样地基于把持传感器。

在前端弯曲模式下，设定为仅第三制动器48始终施加制动。

如图26所示，本实施方式的控制部61A的逆向运动学运算部82根据与第一实施方式不同的输入而进行运算，并将运算结果输出给驱动信号生成部71。

而且，本实施方式的控制部61的姿势取得部(未图示)使用机械手构造参数和悬架装置构造参数以及从编码器15b、22b取得的信息来计算表示基准坐标系下的轴部8的位置和姿势的信息(轴部位置姿势数据，参照图26)，并存储于存储部85。

如图27所示，为了在手动模式下使机械手2移动或使主动弯曲部7弯曲，控制部61A还具有弯曲动作运算部86。

对在本实施方式的控制部61A中在整体移动模式下动作的功能部的控制动作进行说明。

在整体移动模式下，如图26所示，坐标转换部83读入存储在存储部85中的输入部件位置姿势数据，在基准坐标系下以使约束点坐标成为原点的方式进行坐标转换并输出给逆向运动学运算部82。

逆向运动学运算部82从存储部85读入轴部位置姿势数据。逆向运动学运算部82以基于轴部位置姿势数据的轴部8的位置和姿势为轴部8的移动的起点。而且，逆向运动学运算部82根据从坐标转换部83输出的信息来设定轴部8的移动目的地的位置和姿势。逆向运动学运算部82生成使轴部8从起点移动至终点那样的包含第二驱动部的动作量在内的操作指令并输出给驱动信号生成部71。驱动信号生成部71根据操作指令而生成驱动信号并输出给第二驱动部。

由此，在本实施方式中，能够使用操作输入装置30进行轴部8以约束点为中心的摆动、轴部朝向轴部8的中心线方向的进退。

对在本实施方式的控制部61A中在前端弯曲模式下动作的功能部进行说明。

如图27所示，弯曲动作运算部86从存储部85读入输入部件位置姿势数据。弯曲动作运算部86根据输入部件位置姿势数据来计算输入部件从中立位置的倾斜的变化，生成包含主动弯曲部7的弯曲角度和弯曲量的信息在内的操作指令并输出给驱动信号生成部71。

由此，在本实施方式中，能够使用操作输入装置30在手动模式下进行主动弯曲部7的弯曲操作。

对本实施方式的医疗系统1A的动作进行说明。

在本实施方式中，在通过模式选择器49A选择了锁定开启模式的情况下，与第一实施方式同样地在医疗系统1A锁定开启模式下动作。

在本实施方式中，与第一实施方式同样地设定了约束点R(参照图28，步骤S31)。

在本实施方式中，在通过模式选择器49A选择了手动模式的情况(在步骤S32中为“否”)下，开始手动模式下的动作(步骤S33)，在整体移动模式的情况(在步骤S34中为“是”)下，坐标转换部83读入输入部件位置姿势数据并输出给逆向运动学运算部82(步骤S35)，逆向运动学运算部82生成操作指令并输出给驱动信号生成部71(步骤S36)。进而，驱动信号生成部71向第二驱动部22输出驱动信号(步骤S37)，悬架装置20使机械手2的整体移动。

在步骤S37之后，如果操作人员没有选择锁定开启模式(在步骤S38中为“否”)，则继续前进到步骤S34而成为手动模式。在步骤S37之后，在锁定开启模式选择开关50被按下的情况(在步骤S38中为“是”)下，前进到步骤S42，从手动模式转移到锁定开启模式。

并且，在手动模式下的动作开始之后，在前端弯曲模式的情况(在步骤S34中为“否”)下，弯曲量运算部读入输入部件位置姿势数据(步骤S39)，生成操作指令(步骤S40)并输出给驱动信号生成部71。进而，驱动信号生成部71向第一驱动部15输出驱动信号(步骤S41)，主动弯曲部7弯曲。

锁定开启模式下的本实施方式的医疗系统1A的动作(步骤S43)与第一实施方式相同。当在锁定开启模式下动作的情况下，在手动模式选择开关54被按下时，锁定开启模式的选择被解除。因此，当在锁定开启模式下医疗系统1A动作时，在手动模式选择开关54被按压的情况(在步骤S44中为“否”)下，前进到步骤S33，从锁定开启模式转移到手动模式。

本实施方式的医疗系统1A能够在手动模式和锁定开启模式中的任意模式下都利用输入机构31来使机械手2动作。因此，根据本实施方式的医疗系统1A，减轻了操作人员对医疗系统1A进行操作以切换手动模式和锁定开启模式的情况下的移动和更换把持的负担。

以上，参照附图对本发明的实施方式进行了详细描述，但具体的结构不限于该实施方式，也包含不脱离本发明的主旨的范围内的设计变更等。

例如，机械手2可以具有通道，该通道能够供可插入到柔性内窥镜内的公知的处置器具安装。并且，不限于处置器具，也可以向机械手2的通道中插入内窥镜。在内窥镜插入于机械手2的通道中的情况下，可以组合使用机械手2的摄像部5和内窥镜的摄像部5。

并且，能够通过适当组合在上述各实施方式和变形例中示出的结构要素而构成。

产业上的可利用性

本发明能够用于对医疗系统进行操作输入的输入机构和具备该输入机构的医疗系统。

标号说明

1：医疗系统；2：机械手；3：插入部；4：远位端部；5：摄像部；6：照明部；7：主动弯曲部；8：轴部；13：插入量标记；14：近位端部；15：第一驱动部(驱动部)；15a：致动器；15b：编码器；15c：杆；16：连接部；20：悬架装置；21：臂部；22：第二驱动部；22a：致动器；22b：编码器；30：操作输入装置；31：输入机构；32：基部；33：第一转动部；34、34A：第一连杆；35：第二转动部；36、36A：第二连杆；37：进退输入部；38：保持部；39：输入部件；40：传感器部；41：第一传感器；42：第二传感器；43：第三传感器；44：把持传感器；45：制动器部；46：第一制动器；47：第二制动器；48：第三制动器；49、49A：模式选择器；50：锁定开启模式选择开关；51：自如模式开关；52：模式开关；53：接近俯瞰模式开关；54：手动模式选择开关；55：整体移动模式选择开关；56：前端弯曲模式选择开关；57：第一连杆；58：第二连杆；59：引导件；60：姿势控制装置；61、61A：控制部；62：模式设定部；63：初始化部；64：限制状态选择部；65：判定部；66：制动器状态切换部；67：姿势取得部；68：参数取得部；69：约束点坐标运算部；70：模仿动作指令部；71：驱动信号生成部；72：操作量运算部；73：倍率校正部；74：正向运动学运算部；75：图像数据接受部；76：特征点设定部；77：距离测量部；78：关注位置坐标运算部；79：摄像部坐标运算部；80：关注位置提取部；81：关注位置偏移量运算部；82：逆向运动学运算部(操作指令生成部)；83：坐标转换部；85：存储部；86：弯曲动作运算部；87：传感套管；90：基台部；91：支承体；92：编码器；93：编码器；94：球体部；100：图像处理装置；110：显示装置；111：监视器；120：光源装置。

Claims (7)

1.一种医疗系统，其具有：

医疗系统中的机械手；

输入机构，其用于对所述机械手进行操作输入；

控制部，其与所述机械手连接；以及

悬架装置，其对所述机械手进行保持，

所述输入机构具有：

第一转动部，其能够以第一轴为旋转中心进行转动；

第二转动部，其能够以与所述第一轴交叉的第二轴为旋转中心相对于所述第一转动部进行转动；

第一连杆，其固定于所述第一转动部，并且以能够使所述第二转动部绕着所述第二轴转动的方式与所述第二转动部连结；

第二连杆，其固定于所述第二转动部；

进退输入部，其按照能够以通过所述第一轴与所述第二轴的交点的第三轴为进退轴进行进退动作的方式与所述第二连杆连结；以及

传感器部，其检测所述第一轴的旋转角度、所述第二轴的旋转角度和所述进退输入部的进退移动距离，

所述机械手具有：

摄像部，其用于对处置对象部位进行拍摄；

主动弯曲部，其与所述摄像部连接；

轴部，其与所述主动弯曲部连接；以及

第一驱动部，其与所述轴部连接，根据所述控制部的控制而使所述主动弯曲部进行弯曲动作，

所述悬架装置具有：

臂部，其与所述机械手连接；以及

第二驱动部，其与所述臂部连接，根据所述控制部的控制而使所述臂部进行动作，

所述控制部与所述传感器部连接，

所述控制部包含：

关注位置坐标设定部，其根据所述摄像部拍摄到的图像而在所述摄像部的摄像视野内设定关注位置；

坐标转换部，其以使所述第一轴与所述第二轴的交点对应于在安装有所述机械手的状态下的所述悬架装置中设定的规定的基准坐标系下的所述关注位置的坐标的方式将预先在所述输入机构中设定的输入坐标系与基准坐标系对应起来；

操作指令生成部，其根据所述传感器部的检测状态，对应于所述第一轴的旋转角度、所述第二轴的旋转角度和所述进退输入部的进退移动距离而使所述摄像部移动，计算所述臂部和所述主动弯曲部的动作量；以及

驱动信号生成部，其根据所述动作量使所述第一驱动部和所述第二驱动部进行动作；

所述控制部还具有约束点坐标运算部，该约束点坐标运算部在所述基准坐标系下设定作为所述机械手的摆动中心的约束点，

操作指令生成部以使所述约束点在所述基准坐标系中不移动的方式计算所述动作量；

所述医疗系统在第一动作模式下，通过所述关注位置坐标设定部、所述坐标转换部、所述操作指令生成部、所述驱动信号生成部和约束点坐标运算部使所述第一驱动部和所述第二驱动部进行动作；

所述医疗系统在所述第一动作模式下，选择或禁止所述输入机构的摆动和进退移动中的任意一个。

2.根据权利要求1所述的医疗系统，其中，

所述第一轴与所述第二轴彼此垂直。

3.根据权利要求1所述的医疗系统，其中，

所述医疗系统具有能够禁止所述第一轴和所述第二轴的转动的第一锁定机构。

4.根据权利要求1所述的医疗系统，其中，

所述医疗系统具有能够禁止所述进退输入部沿着所述第三轴的进退移动的第二锁定机构。

5.根据权利要求1所述的医疗系统，其中，

所述第一连杆由弯折成“く”字状的形状的刚体构成。

6.根据权利要求1所述的医疗系统，其中，

所述第二连杆由弯折成“く”字状的形状的刚体构成。

7.根据权利要求1所述的医疗系统，其中，

所述医疗系统还具有模式选择器，该模式选择器与所述控制部连接以接受用于切换所述第一动作模式和第二动作模式的输入，在所述第二动作模式下，操作人员能够直接对所述机械手进行操作。

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