CN108348298A - 医疗用机械手系统 - Google Patents

Abstract

作为用于对连杆机构(8)进行控制的控制过程，包含：第一步骤，对有无针对模式变更输入部(22)的输入进行判定；第二步骤，对医疗用机械手系统(1)的状态进行获取；以及第三步骤，根据在第二步骤中获取的状态，对多个控制模式中的适合于该状态的一个控制模式进行选择，本发明的医疗用机械手系统(1)的控制部(30)按照该控制过程对连杆机构(8)进行控制。

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。

背景技术

以往公知有通过使多个臂进行动作而进行外科手术的医疗用机械手系统。例如，在专利文献1中公开了如下的医疗用机械手系统：该医疗用机械手系统具有能够安装手术工具的多个臂，并且能够使臂进行移动以使得手术工具以用于将手术工具导入体内的切开位置为中心(远程中心)进行摆动。

专利文献1所公开的医疗用机械手系统能够一边维持远程中心的位置一边使臂的连杆机构自动或手动地进行移动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利申请公开第2013/325031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，例如在多个臂彼此产生干涉的情况下等，有时通过手动使臂的连杆机构进行移动。在该情况下，当在臂上具有用于切换通过手动使臂的连杆机构进行移动的模式和对臂进行远程操作的模式的操作单元时，会容易地进行手动操作。但是，由于在通过手动使臂的连杆机构进行移动的模式中例如存在使所有的臂自由移动的模式、在将臂的远程中心固定了的状态下使臂的其他部位自由移动的模式、以及将安装在臂上的手术工具的前端执行器的位置固定而使臂的其他部位自由移动的模式等多种模式，因此当在臂上按照模式具有用于对这些模式进行切换的操作单元时，操作会变得麻烦。

本发明是鉴于上述的情况而完成的，其目的在于，提供能够简便地进行用于使连杆机构手动地进行动作的输入操作的医疗用机械手系统。

用于解决课题的手段

本发明的一个方式是医疗用机械手系统，其特征在于，该医疗用机械手系统具有：手术器具，其具有前端执行器；器具支架，其构成为与所述手术器具结合；基础连杆，其构成为相对于患者保持在固定位置；连杆机构，其使所述器具支架与所述基础连杆结合；第一操作部，其用于对所述手术器具、所述器具支架和所述连杆机构进行操作；第二操作部，其用于对所述连杆机构进行操作；控制部，其从多个控制模式中选择一个控制模式，按照所选择的控制模式对所述连杆机构进行控制；以及模式变更输入部，其设置于所述第二操作部，以便接受从所述控制部所选择的模式向所述多个控制模式中的其他模式变更的输入，作为用于对所述连杆机构进行控制的控制过程，包含如下步骤：第一步骤，对有无针对所述模式变更输入部的输入进行判定；第二步骤，在所述第一步骤之后，获取所述医疗用机械手系统的状态；以及第三步骤，在所述第二步骤之后，根据所述医疗用机械手系统的状态对所述多个控制模式中的适合于所述状态的模式进行选择，所述控制部按照所述控制过程对所述连杆机构进行控制。

所述多个控制模式也可以具有：第一模式，在将作为使所述手术器具进行摆动动作的中心的远程中心的位置固定了的状态下，能够通过所述第二操作部使所述连杆机构在维持着所述第一操作部的操作与所述手术器具的动作的对应关系的状态下进行移动；第二模式，在将所述远程中心的位置和所述前端执行器的位置固定了的状态下，能够通过所述第二操作部使所述连杆机构在维持着所述第一操作部的操作与所述手术器具的动作的对应关系的状态下进行移动；第三模式，能够通过所述第二操作部使所述手术器具和所述连杆机构进行移动；以及第四模式，能够禁止所述第二操作部所进行的操作，仅通过所述第一操作部使所述手术器具和所述连杆机构进行移动。

所述控制部也可以与有无针对所述模式变更输入部的输入对应地对所述第一模式、所述第二模式以及所述第三模式中的任意一个模式和所述第四模式进行相互切换。

所述控制部也可以在所述第三步骤中对是否处于所述第一操作部所进行的操作中状态进行判定，在所述控制部判定为所述状态是所述第一操作部所进行的操作中状态的情况下，所述控制部在未进行针对所述模式变更输入部的输入操作的情况下选择所述第四模式，在进行针对所述模式变更输入部的输入操作的期间选择所述第一模式和所述第二模式中的任意一方。

所述控制部也可以在所述第三步骤中对有无所述连杆机构与其他物体的干涉或冲突进行判定，在所述控制部判定为所述状态是所述连杆机构与其他物体产生干涉或冲突的状态的情况下，所述控制部在未进行针对所述模式变更输入部的输入操作的情况下选择所述第四模式，在进行针对所述模式变更输入部的输入操作的期间选择所述第二模式，在所述控制部判定为所述状态是所述连杆机构未与其他物体产生干涉的状态的情况下，所述控制部在未进行针对所述模式变更输入部的输入操作的情况下选择所述第四模式，在进行针对所述模式变更输入部的输入操作的期间选择所述第一模式。

所述连杆机构也可以具有至少一个以上的冗余关节，所述第二操作部只能够对所述冗余关节进行操作。

发明效果

根据本发明的医疗用机械手系统，能够简便地进行用于使连杆机构手动地进行动作的输入操作。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的医疗用机械手系统的示意性整体图。

图2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3是本发明的第一实施方式的医疗用机械手系统的框图。

图4是示出本发明的第一实施方式的医疗用机械手系统中的控制模式的选择条件的表。

图5是示出本发明的第一实施方式的医疗用机械手系统的控制部中的控制过程的一例的流程图。

图6是示出本发明的第二实施方式的医疗用机械手系统的控制部中的控制过程的一例的流程图。

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是本实施方式的医疗用机械手系统的示意性整体图。图2是医疗用机械手系统的示意图。图3是医疗用机械手系统的框图。

图4是示出医疗用机械手系统中的控制模式的选择条件的表。

如图1至图3所示，本实施方式的医疗用机械手系统1具有手术器具2、器具支架6、基础连杆7、连杆机构8、第一操作部13、第二操作部21、模式变更输入部22以及控制部30。在本实施方式中，医疗用机械手系统1具有多个手术器具2以及与各手术器具2对应的多个器具支架6和多个连杆机构8。另外，也可以在多个器具支架6中的一个或几个器具支架6上安装内窥镜来代替手术器具2。

如图1和图2所示，手术器具2具有：轴3，其能够插入至体内；前端执行器4，其配置在轴3的远位端；以及驱动部5，其配置在轴3的近位端以使前端执行器4进行动作。

根据针对第一操作部13的操作而通过控制部30对前端执行器4的动作进行控制。作为本实施方式的前端执行器4的结构，例如可以适当选择把持钳子或刀等适用于腹腔镜手术的公知的前端执行器4的结构。

器具支架6构成为与手术器具2结合。在本实施方式中，能够将手术器具2的驱动部5安装在器具支架6上。例如，器具支架6按照控制部30根据对第一操作部13输入的操作而进行的控制，将用于使前端执行器4进行动作的驱动力传递给驱动部5。

基础连杆7构成为相对于患者保持在固定位置。例如基础连杆7被配置在手术台附近。

连杆机构8在器具支架6与基础连杆7之间以具有一个以上的自由度的状态将器具支架6与基础连杆7结合。另外，连杆机构8具有：为了使器具支架6相对于基础连杆7进行移动而赋予必须的自由度的关节(常用关节9，参照图3)；对连杆机构8赋予超过该自由度的冗余自由度的关节(冗余关节10，参照图3)；以及使各关节相连的多个臂11。

另外，连杆机构8具有力觉传感器12(参照图3)，该力觉传感器12用于检测连杆机构8与其他物体接触。连杆机构8的力觉传感器12例如是为了检测多个连杆机构8彼此的干涉或连杆机构8与人或其他医疗设备等的接触、冲突等而使用的。

如图1和图3所示，第一操作部13具有：监视器14，其用于显示处置对象部位的图像；主臂15，其用于对手术器具2、器具支架6和连杆机构8进行操作；脚踏开关16，其用于供主刀医生选择可否进行基于针对主臂15的操作的各部分的动作；以及传感器17，其用于判定主刀医生是否正在使用第一操作部13。

使用第一操作部13的主刀医生对脚踏开关16进行操作而变成允许了各部分的动作的状态，进而一边观察监视器14所显示的图像一边对主臂15进行操作，从而能够对手术器具2、器具支架6和连杆机构8进行远程操作。针对主臂15的操作包含：以手术器具2的轴3的一部分为远程中心RC进行约束而使前端执行器4进行移动的操作；以及对远程中心RC的位置和前端执行器4的位置进行约束而使用前端执行器4进行处置的操作。第一操作部13根据针对主臂15的操作，对控制部30发出操作指令。

第一操作部13所具有的传感器17具有：第一传感器18，其检测主刀医生的头部是否位于适当的位置以便观察监视器14；第二传感器19，其检测主刀医生是否对主臂15进行操作；以及第三传感器20，其检测有无针对脚踏开关16的输入。

图2和图3所示的第二操作部21是用于对连杆机构8进行操作的操作部。本实施方式中的第二操作部21被设定为连杆机构8的各臂11和各关节的外表面的一部分。在本实施方式中，第二操作部21由作为第二操作部21的操作者(助手)可接触的部位而预先设定的部位构成。在本实施方式中，操作者(助手)可以直接推拉连杆机构8的各臂11和各关节而对连杆机构8进行操作。

模式变更输入部22被设置在连杆机构8中的被设定为第二操作部21的部位。模式变更输入部22在操作者(助手)进行直接推拉第二操作部21的操作时使用。即，对于操作第二操作部21的助手来说，模式变更输入部22是用于开始进行使连杆机构8手动地进行移动的操作的开关。在无需助手通过手动使连杆机构8的位置或姿势发生变化的状态下，不进行针对模式变更输入部22的输入。在需要助手通过手动使连杆机构8的位置或姿势发生变化的情况下，由助手来进行针对模式变更输入部22的输入。

例如，本实施方式的模式变更输入部22是与控制部30电连接的按钮开关。在本实施方式中，模式变更输入部22的按钮开关在被按压的期间为开，当解除按压按钮开关的力时为关。

本实施方式的医疗用机械手系统1具有多个模式变更输入部22，以使得多个连杆机构8上各配置一个模式变更输入部22。另外，也可以在一个连杆机构8上配置多个模式变更输入部22。

图1至图3所示的控制部30根据针对第一操作部13和第二操作部21的操作，对基础连杆7、连杆机构8、器具支架6和手术器具2进行控制。

如图3所示，控制部30具有状态获取部31、控制信号输出部32以及模式选择部33。

状态获取部31参照各种传感器17等来获取医疗用机械手系统1处于哪种状态。

例如，状态获取部31参照配置在第一操作部13上的传感器17，按照以下方式来获取是否为使用了第一操作部13的操作中状态。

在第一传感器18检测到主刀医生的头部的情况下，状态获取部31将状态存储为使用了第一操作部13的操作中状态。

在第二传感器19检测到主臂15的操作的情况下，状态获取部31将状态存储为使用了第一操作部13的操作中状态。

在第三传感器20检测到具有针对脚踏开关16的输入的情况下，状态获取部31将状态存储为使用了第一操作部13的操作中状态。

即，在第一传感器18未检测到主刀医生的头部、且第二传感器19未检测到主臂15的操作、且第三传感器20未检测到针对脚踏开关16的输入的情况下，状态获取部31将状态存储为未进行使用了第一操作部13的操作。

另外，在使用了脚踏开关16、主臂15或监视器14中的任意装置的情况下，状态获取部31存储为第一操作部13处于操作中状态。因此，在仅进行将手短时间离开主臂15的稍微休息或仅进行脚踏开关16的重新踩踏的情况下等，第一操作部13的状态为操作中状态。

另外，状态获取部31参照配置在连杆机构8上的力觉传感器12来获取多个连杆机构8彼此有无干涉的状态。作为一例，本实施方式的状态获取部31参照配置在连杆机构8上的力觉传感器12来获取连杆机构8是否与其他物体接触的状态。

在本实施方式中，当在多个连杆机构8的力觉传感器12中同时存在输入的情况下，状态获取部31将状态存储为连杆机构8彼此产生干涉。

另外，在移动中的一个连杆机构8的力觉传感器12检测到与其他物体接触的情况下，状态获取部31将状态存储为该连杆机构8与医疗用机械手系统1的识别范围外的其他物体接触。

控制信号输出部32根据第一操作部13发出的操作指令，对手术器具2、器具支架6、基础连杆7和连杆机构8输出用于使它们进行动作的控制信号。另外，控制信号输出部32根据针对第二操作部21的操作，输出用于使连杆机构8进行动作的控制信号。

对设定在控制信号输出部32中的控制模式进行说明。

在控制信号输出部32中设定有多个控制模式。多个控制模式具有：处置模式(未图示)，该模式只根据第一操作部13发出的操作指令对手术器具2、器具支架6、基础连杆7和连杆机构8输出控制信号；以及连杆调整模式(图4所示的第一模式至第四模式)，该模式根据第一操作部13发出的操作指令和针对第二操作部21的操作这两者，对手术器具2、器具支架6、基础连杆7和连杆机构8输出控制信号。

处置模式是本实施方式的医疗用机械手系统1(参照图1至图3)的动作中的进行处置时的模式。在处置模式中，按照使用第一操作部13进行操作的主刀医生(操作者)所进行的操作，对手术器具2、器具支架6、基础连杆7和连杆机构8进行自动控制。处置模式是在状态获取部31获取到第一操作部13的使用中状态且在第二操作部21中选择了后述的第四模式的情况下通过模式选择部33选择的。

连杆调整模式是在本实施方式的医疗用机械手系统1的使用时对连杆机构8的位置和姿势进行调节的模式。连杆调整模式中的连杆机构8的位置和姿势的调整是通过在第二操作部21的附近进行操作的助手(除主刀医生之外的其他操作者)来进行的。在连杆调整模式中，使连杆机构8按照助手对第二操作部21进行的操作来进行动作。

如图4所示，连杆调整模式包含：能够在主刀医生对处置对象部位进行处置等处于第一操作部13的使用中状态的情况下对连杆机构8的位置和姿势进行调整的模式(第一模式和第二模式)；在不处于第一操作部13的使用中状态的情况下助手能够使手术器具2、器具支架6、基础连杆7和连杆机构8自由地进行动作的模式(第三模式)；以及禁止针对第二操作部21的操作的模式(第四模式)。

第一模式是在将作为使手术器具2进行摆动动作的中心的远程中心RC(参照图2)的位置固定了的状态下能够一边进行处置一边进行连杆机构8的位置调整的模式。即，在第一模式中，能够在将远程中心RC的位置固定了的状态下通过第一操作部13对手术器具2进行操作，并且能够通过第二操作部21使连杆机构8在维持着第一操作部13的操作与手术器具2的动作的对应关系的状态下进行移动。

第一模式中的远程中心RC的位置是将手术器具2的轴3插入至患者的体内时留置在患者中的套管针的位置(即，手术器具2的刺入点)。另外，在未使用套管针的情况下(例如开腹手术)，远程中心RC的位置可以是适合手术的期望的位置。

在第一模式中，能够使轴3以上述的远程中心RC为中心进行摆动。另外，在第一模式中，能够在轴3的一部分位于上述的远程中心RC的状态下使轴3相对于套管针进退。因此，在第一模式中，能够进行使前端执行器4在体内移动的控制。第一模式是为了定位而使用的，该定位用于将前端执行器4配置在处置对象部位附近。

第二模式是在将手术器具2的前端执行器4的位置固定了的状态下能够一边进行处置一边进行连杆机构8的位置调整的模式。即，在第二模式中，能够在将图2所示的远程中心RC的位置和前端执行器4的位置固定了的状态下通过第一操作部13对手术器具2进行操作，并且能够通过第二操作部21使连杆机构8在维持着第一操作部13的操作与手术器具2的动作的对应关系的状态下进行移动。

在第二模式中，前端执行器4的位置在体内为固定状态，能够进行前端执行器4的摇头和开闭动作等与手术器具2的远位端部分有关的控制。第二模式是在第一模式中确定了前端执行器4的位置之后为了使前端执行器4进行动作以便对处置对象部位进行处置而使用的。

在本实施方式中，根据主刀医生对第一操作部13的操作来自动选择第一模式和第二模式中的任意一种模式。

图4所示的第三模式是仅通过针对第二操作部21的操作便能够对图2所示的手术器具2、器具支架6、基础连杆7和连杆机构8的位置关系进行变更的模式。在第三模式中，能够对远程中心RC的位置进行变更。例如，在第三模式中，解除远程中心RC的设定而使手术器具2、器具支架6、基础连杆7和连杆机构8向期望的位置移动，在各部分被配置成具有期望的位置关系之后，以套管针的位置为基准进行远程中心RC的再设定。远程中心RC的位置的变更包含如下情况：在腹腔镜手术的情况下使套管针在套管针留置于腹壁的状态下挪动；或在开腹手术的情况下使手术器具2移动至期望的位置。

为了对手术器具2、器具支架6、基础连杆7和连杆机构8的位置关系进行整体地变更，例如在处置开始前或在处置的停止中使用第三模式。

图4所示的第四模式禁止第二操作部21所进行的操作。即，第四模式使连杆调整模式无效而只能够通过第一操作部13使手术器具2或连杆机构8等进行移动。

图3所示的模式选择部33选择处置模式和连杆调整模式中的任意一方来作为与第一操作部13有关的模式。另外，模式选择部33从图4所示的第一模式、第二模式、第三模式和第四模式中选择一个模式来作为与第二操作部21有关的模式。在与第二操作部21有关的模式选择中，用于使模式选择部33从多个控制模式中选择一个模式的条件包含：是否为使用了第一操作部13的操作中状态；是否在第一操作部中进行了约束远程中心RC的位置或前端执行器4的位置的操作；以及助手是否要对第二操作部进行操作。

图5是示出医疗用机械手系统的控制部中的控制过程的一例的流程图。

控制部30通过反复进行包含以下的步骤S1至步骤S8的各步骤的流程，一边实时把握医疗用机械手系统1的状态一边选择一个控制模式。

步骤S1是判定有无针对模式变更输入部22的输入的第一步骤。在步骤S1中，如果没有针对模式变更输入部22的输入，则在进入到选择第四模式的步骤S8之后再次返回步骤S1。当在步骤S1中检测到针对模式变更输入部22的输入的情况下，进入步骤S2。

步骤S2是获取医疗用机械手系统1的状态的第二步骤。在步骤S2中，状态获取部31获取医疗用机械手系统1的状态并进行存储。然后，步骤S2结束，进入步骤S3。

步骤S3是判定第一操作部13是否处于操作中状态的步骤。在步骤S3中，根据状态获取部31所存储的状态的信息，如果第一操作部13处于操作中状态，则进入步骤S4，如果第一操作部13不处于操作中状态，则进入步骤S7并选择第三模式。

步骤S4判定针对主臂15的操作是仅对远程中心RC的位置进行约束的操作还是对远程中心RC的位置和前端执行器4的位置进行约束的操作。在步骤S4中，根据状态获取部31所存储的状态的信息，如果是仅对远程中心RC的位置进行约束的操作，则进入步骤S5并选择第一模式，如果是对远程中心RC的位置和前端执行器4的位置进行约束的操作，则进入步骤S6并选择第二模式。

通过对包含步骤S1至步骤S8的流程进行反复动作，能够在模式变更输入部22的按钮开关被按压的期间选择第一模式、第二模式或第三模式，通过第二操作部21使连杆机构8进行移动。在本实施方式中，通过步骤S3至步骤S8所示的各步骤来构成第三步骤，该第三步骤根据医疗用机械手系统1的状态选择适合的一个模式。

另外，由于本实施方式的医疗用机械手系统1的连杆机构8除了常用关节9之外还具有冗余关节10，因此即使通过第二操作部21使连杆机构8进行移动，手术器具2的位置和姿势也得以维持。另外，由于连杆机构8的常用关节9在第二操作部21所进行的连杆机构8的移动中也能够按照第一操作部13所进行的操作进行动作，因此主刀医生能够继续进行针对处置对象部位的处置、前端执行器4的定位等操作。

参照图1至图4对本实施方式的医疗用机械手系统1的作用进行说明。

在医疗用机械手系统1启动后，医疗用机械手系统1以规定的初始化模式进行动作，针对患者进行手术器具2、器具支架6、基础连杆7和连杆机构8的初始位置设定。

接着，主刀医生利用内窥镜对处置对象部位进行观察。该内窥镜与其他手术器具2同样被保持在器具支架6上，并且与医疗用机械手系统1连接以便在第一操作部13的监视器14上显示处置对象部位的图像。

在主刀医生进行针对处置对象部位的观察或处置等的情况下，主刀医生一边观察监视器14一边按压脚踏开关16，从而能够对内窥镜或手术器具2进行操作。设置于第一操作部13的传感器17检测到主刀医生的头部处于监视器14的位置，并且检测到存在针对脚踏开关16的输入。另外，如果主刀医生对主臂15进行操作，则传感器17检测到正在进行针对主臂15的操作。控制部30与传感器17所获得的这些检测结果对应地判定为第一操作部13处于操作中，接受针对第一操作部13的操作指令。

主刀医生使用第一操作部13对内窥镜或手术器具2进行操作，对处置对象部位进行观察，根据需要来进行针对处置对象部位的处置。

在对处置对象部位进行处置的情况下，主刀医生一边观察监视器14一边使第一操作部13的主臂15进行动作，使用前端执行器4进行处置对象部位的处置。此时，在不需要助手通过手动使连杆机构8的位置或姿势发生变化的状态下，不对配置在第二操作部21上的模式变更输入部22进行输入，因此医疗用机械手系统1选择第四模式而使连杆调整模式无效，按照处置模式来进行动作。

在主刀医生对处置对象部位进行处置的期间，由于主刀医生只观察监视器14，因此不会把握连杆机构8以怎样的方式进行动作。在主刀医生对处置对象部位进行处置的期间，助手对连杆机构8是否会互相产生干涉或连杆机构8是否会与其他医疗器具产生冲突进行观察。在本实施方式中，由于上述的医疗器具的位置不通过医疗用机械手系统1来识别，因此当助手判断为连杆机构8有可能与上述的医疗器具产生冲突时，使该医疗器具进行移动或使连杆机构8进行移动。

在本实施方式中，助手在使连杆机构8进行移动的情况下，一边按压配置在连杆机构8上的模式变更输入部22(按钮开关)一边对连杆机构8进行推拉而使连杆机构8移动至期望的位置。当按压模式变更输入部22的按钮开关时，控制部30对从第四模式向其他模式变更的连杆机构8进行确定，解除所确定的连杆机构8的冗余关节10的锁定(第四模式结束)。在第四模式结束的状态下，连杆机构8的常用关节9与第一操作部13所进行的操作对应地进行动作，连杆机构8的冗余关节10按照第二操作部21的推拉例如进行模仿动作。这样，在主刀医生进行使用了第一操作部13的操作的使用中状态下根据针对模式变更输入部22的输入而使第四模式结束，控制部30在该状态下根据针对主臂15的操作而按照第一模式或第二模式进行动作，因此助手能够在连杆机构8的所有的自由度中的冗余关节10所赋予的自由度的范围内对连杆机构8的位置和姿势进行变更。

针对第二操作部21的操作的结束是通过对第二操作部21进行操作的助手松开模式变更输入部22的按钮开关而被控制部30检测出的。当控制部30检测到不存在针对按钮开关的输入时，模式选择部33结束第一模式或第二模式并转移至第四模式。由此，控制部30按照第四模式对基础连杆7、连杆机构8、器具支架6和手术器具2进行控制。在第四模式中，控制部30禁止第二操作部21所进行的操作。即，当控制部30选择第四模式时，将冗余关节10锁定。其结果是，变成仅通过第一操作部13所进行的操作对基础连杆7、连杆机构8、器具支架6和手术器具2进行操作的处置模式。

另外，在使用本实施方式的医疗用机械手系统1时，有时处置的对象为相互分离的多个部位。在该情况下，为了使前端执行器4从一方的处置对象部位向其他的处置对象部位移动，有时对手术器具2、器具支架6、基础连杆7和连杆机构8的位置关系进行整体地变更。

例如，在使前端执行器4从一方的处置对象部位向其他的处置对象部位移动的情况下，主刀医生停止针对第一操作部13的操作。即，主刀医生使脚从脚踏开关16离开并使手从主臂15离开，进而使头远离第一操作部13的监视器14。在上述的三个动作结束的时刻，控制部30的状态获取部31获取到第一操作部不处于使用中状态并进行存储。

当助手在第一操作部不处于使用中状态的情况下对模式变更输入部22进行输入时，模式选择部33结束第四模式并选择第三模式。由此，控制部30解除各部分的关节等的锁定，以使得手术器具2、器具支架6、基础连杆7以及连杆机构8的常用关节9和冗余关节10能够根据针对第二操作部的操作而进行动作。

当对第二操作部21进行操作的助手结束该操作时，助手使手离开模式变更输入部22。由此，在模式选择部33中结束第三模式并选择第四模式，控制部30对手术器具2、器具支架6、基础连杆7以及连杆机构8的常用关节9和冗余关节10中的各部分的关节等进行锁定而变成如下状态：能够在第一操作部13处于操作中状态的情况下按照针对第一操作部13的操作进行动作。

如以上说明的那样，关于本实施方式的医疗用机械手系统1，与医疗用机械手系统1的状态对应地，如果第一操作部13处于使用中状态，则能够使用模式变更输入部22进行第一模式或第二模式与第四模式的切换，如果第一操作部13不处于使用中状态，则能够使用模式变更输入部22进行第三模式与第四模式的切换。即，在本实施方式中，能够通过使用了模式变更输入部22的两个选项的选择，从第一模式至第四模式的四个模式中选择适当的模式。其结果是，根据本实施方式的医疗用机械手系统1，能够简便地进行用于使连杆机构8手动地进行动作的输入操作。

(第二实施方式)

对本发明的第二实施方式进行说明。图6是示出本实施方式的医疗用机械手系统的控制部中的控制过程的一例的流程图。另外，在本实施方式中，对与上述第一实施方式相同的结构要素赋予与第一实施方式相同的标号(参照图1至图3)，省略重复的说明。

关于本实施方式的医疗用机械手系统1，在连杆机构8彼此产生干涉的情况或连杆机构8与其他医疗器具等产生冲突的情况下等，控制部30进行与第一实施方式不同的控制。

本实施方式的控制部30的状态获取部31根据力觉传感器12的检测状态来获取连杆机构8彼此的干涉或连杆机构8与其他物体的冲突。

例如，在力觉传感器12对多个连杆机构8同时检测到干涉或冲突的产生的情况下，控制部30判定为连杆机构8产生干涉。另外，控制部30也可以同时使用多个连杆机构8的位置关系和力觉传感器12的检测结果对连杆机构8彼此的干涉进行确定。

另外，在设置于多个连杆机构8中的一个连杆机构8上的力觉传感器12检测到干涉或冲突的产生的情况下，控制部30判定为与该力觉传感器12对应的连杆机构8与其他的连杆机构8以外的物体(医疗器具或助手的身体等)产生冲突。连杆机构8以外的物体所指的对象为通过本实施方式的医疗用机械手系统1预先识别出其位置的物体以外的位于医疗用机械手系统1的可动范围内的所有物体。

模式选择部33根据状态获取部31的获取状况，从第一模式、第二模式、第三模式和第四模式中确定一个模式。

在本实施方式中，在第一实施方式的步骤S3与步骤S4之间包含步骤S9，该步骤S9根据有无连杆机构8的干涉或冲突来进行分支处理。

在步骤S9中，在状态获取部31存储为存在连杆机构8的干涉或冲突的情况下，进入步骤S6并选择第二模式。在步骤S9中，在状态获取部31存储为不存在连杆机构8的干涉或冲突的情况下，模式选择部33进入步骤S4并与第一实施方式同样地进行步骤S4及以后的处理。

即，在本实施方式中，在状态获取部31检测到存在连杆机构8的干涉或冲突的情况下，无论针对主臂15的操作的状态如何，在进行针对模式变更输入部22的输入时均选择第二模式，助手能够使用第二操作部21进行用于消除连杆机构8的干涉或冲突的操作。

另外，当在本实施方式中选择了第二模式的情况下，第一操作部13中的操作被限定为对前端执行器4的位置进行约束(前端执行器4的姿势和动作不受约束)。因此，当在对处置对象部位进行处置的状态下因连杆机构8产生干涉而选择了第二模式的情况下，能够在不变更前端执行器4的位置的范围内使用第一操作部13继续进行处置。

另外，在本实施方式中，通过在状态获取部31检测到存在连杆机构8的干涉或冲突的情况下选择第二模式，不会产生用于进行以远程中心RC为中心的摆动操作的连杆机构8的动作，因此容易进行使用了第二操作部的连杆机构8的操作。

另外，在本实施方式中，也可以在选择了第二模式的状态下，一边保持将手术器具2的位置和姿势固定了的状态(仅前端执行器4能够进行动作的状态)，一边能够通过第二操作部21对常用关节9和冗余关节10这二者进行操作。在该情况下，通过进一步提高连杆机构8的自由度而更加容易地消除干涉或冲突。

另外，在本实施方式中，考虑了在上述的第二模式中无法消除冲突或干涉而使连杆机构8停止的情况。在这样的情况下，为了使处置暂停并快速消除上述的干涉或冲突而再次开始处置，进行基于第三模式的控制。第三模式与第一实施方式同样是在步骤S3中在第一操作部13不处于操作中状态的情况下选择的。

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，当在连杆机构8中产生了干涉或冲突的情况下，既能够提高可继续进行处置的可能性，又能够简便地进行用于使连杆机构8手动地进行动作的输入操作。

另外，通过使操作第一操作部13的主刀医生停止该操作，模式选择部33自动地设定作为从第四模式切换的目标的模式以便转移至能够使连杆机构8以比第二模式更高的自由度进行移动的第三模式。因此，在连杆机构8彼此产生了复杂的干涉的情况下等，也能够简便地进行用于使连杆机构8手动地进行动作的输入操作。

另外，在本实施方式中选择第三模式的情况并不限于存在连杆机构8的干涉或冲突的情况，也可以与上述第一实施方式同样地是将处置对象部位从一方的处置对象部位变更为其他处置对象部位的情况。

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中示出的结构要素能够适当地进行组合而构成。

产业上的可利用性

本发明能够使用在具有连杆机构的机械手中。

标号说明

1：医疗用机械手系统；2：手术器具；3：轴；4：前端执行器；5：驱动部；6：器具支架；7：基础连杆；8：连杆机构；9：常用关节；10：冗余关节；11：臂；12：力觉传感器；13：第一操作部；14：监视器；15：主臂；16：脚踏开关；17：传感器；18：第一传感器；19：第二传感器；20：第三传感器；21：第二操作部；22：模式变更输入部；30：控制部；31：状态获取部；32：控制信号输出部；33：模式选择部。

Claims (6)

1.一种医疗用机械手系统，其特征在于，

该医疗用机械手系统具有：

手术器具，其具有前端执行器；

器具支架，其构成为与所述手术器具结合；

基础连杆，其构成为相对于患者保持在固定位置；

连杆机构，其使所述器具支架与所述基础连杆结合；

第一操作部，其用于对所述手术器具、所述器具支架和所述连杆机构进行操作；

第二操作部，其用于对所述连杆机构进行操作；

控制部，其从多个控制模式中选择一个控制模式，按照所选择的控制模式对所述连杆机构进行控制；以及

模式变更输入部，其设置于所述第二操作部，以便接受从所述控制部所选择的模式向所述多个控制模式中的其他模式变更的输入，

作为用于对所述连杆机构进行控制的控制过程，包含如下步骤：

第一步骤，对有无针对所述模式变更输入部的输入进行判定；

第二步骤，在所述第一步骤之后，获取所述医疗用机械手系统的状态；以及

第三步骤，在所述第二步骤之后，根据所述医疗用机械手系统的状态对所述多个控制模式中的适合于所述状态的模式进行选择，

所述控制部按照所述控制过程对所述连杆机构进行控制。

2.根据权利要求1所述的医疗用机械手系统，其中，

所述多个控制模式具有：

第一模式，在将作为使所述手术器具进行摆动动作的中心的远程中心的位置固定了的状态下，能够通过所述第二操作部使所述连杆机构在维持着所述第一操作部的操作与所述手术器具的动作的对应关系的状态下进行移动；

第二模式，在将所述远程中心的位置和所述前端执行器的位置固定了的状态下，能够通过所述第二操作部使所述连杆机构在维持着所述第一操作部的操作与所述手术器具的动作的对应关系的状态下进行移动；

第三模式，能够通过所述第二操作部使所述手术器具和所述连杆机构进行移动；以及

第四模式，能够禁止所述第二操作部所进行的操作，仅通过所述第一操作部使所述手术器具和所述连杆机构进行移动。

3.根据权利要求2所述的医疗用机械手系统，其中，

所述控制部与有无针对所述模式变更输入部的输入对应地对所述第一模式、所述第二模式以及所述第三模式中的任意一个模式和所述第四模式进行相互切换。

4.根据权利要求3所述的医疗用机械手系统，其中，

所述控制部在所述第三步骤中对是否处于所述第一操作部所进行的操作中状态进行判定，

在所述控制部判定为所述状态是所述第一操作部所进行的操作中状态的情况下，所述控制部在未进行针对所述模式变更输入部的输入操作的情况下选择所述第四模式，在进行针对所述模式变更输入部的输入操作的期间选择所述第一模式和所述第二模式中的任意一方。

5.根据权利要求3所述的医疗用机械手系统，其中，

所述控制部在所述第三步骤中对有无所述连杆机构与其他物体的干涉或冲突进行判定，

在所述控制部判定为所述状态是所述连杆机构与其他物体产生干涉或冲突的状态的情况下，所述控制部在未进行针对所述模式变更输入部的输入操作的情况下选择所述第四模式，在进行针对所述模式变更输入部的输入操作的期间选择所述第二模式，

在所述控制部判定为所述状态是所述连杆机构未与其他物体产生干涉的状态的情况下，所述控制部在未进行针对所述模式变更输入部的输入操作的情况下选择所述第四模式，在进行针对所述模式变更输入部的输入操作的期间选择所述第一模式。

6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的医疗用机械手系统，其中，

所述连杆机构具有至少一个以上的冗余关节，

所述第二操作部只能够对所述冗余关节进行操作。