CN111084661A - 手术辅助装置及其控制方法、以及记录介质 - Google Patents

Abstract

提供手术辅助装置及其控制方法、以及记录介质。使用向体腔中插入的第2手术器械控制向体腔中插入且被机械地驱动的第1手术器械的姿态，具有：机械臂，其对安装的第1手术器械的姿态进行控制；切换单元，其对用于控制机械臂的动作的动作模式进行切换；控制单元，其按照动作模式控制机械臂的动作，动作模式包括第1模式和第2模式，在第1模式下，为了控制第1手术器械而使用第2手术器械，在第2模式下，通过包括与机械臂的接触的操作使机械臂移动，在动作模式为第1模式时，控制单元以根据第2手术器械的姿态控制第1手术器械的姿态的方式控制机械臂的动作，在动作模式为第2模式时，控制单元根据包括与机械臂的接触的操作控制机械臂的动作。

Description

手术辅助装置及其控制方法、以及记录介质

技术领域

本发明涉及手术辅助装置及其控制方法、以及记录介质。

背景技术

腹腔镜手术一般由进行脏器的切开、切除、缝合的医生(以下，称作“手术者”)、对内窥镜进行保持的医生(以下，称作“腹腔镜操作者(scopist)”)和为了拓展手术者的视野而进行脏器的牵引或切开时的张力保持等的医生(以下，称作“助手”)进行。在用于腹腔镜手术的手术辅助装置(也称作手术辅助机器人等)中存在如下手术辅助装置：欲通过用1个以上的机械臂(robot arm)对钳子、内窥镜、电手术刀等手术器械的姿态进行控制来抑制手术所需的医生数量。

手术辅助装置的操作存在医生在手术辅助装置具备的控制单元进行操作的控制台型、和由手术者通过某些方法在对仅保持内窥镜的机械臂等进行控制的同时进行手术的方式。

用于现有的腹腔镜手术的手术辅助装置能够大致分为进行手术者、腹腔镜操作者、助手三个人的动作的手术辅助装置、和用1个臂对内窥镜进行保持的手术辅助装置。实现手术者、腹腔镜操作者、助手的作用的手术辅助装置是控制台型的手术辅助机器人，其将多个机械臂配置于患者的周边或患者的上部(专利文献1、专利文献2)。

另一方面，还已知有用1个机械臂仅对内窥镜进行把持的手术辅助机器人(专利文献3)。专利文献3所公开的手术辅助机器人在操作中无需控制台，使用了由手术者或助手通过语音进行操作的方法。

专利文献1：日本特开2011-4880号公报

专利文献2：日本特开2017-104455号公报

专利文献3：日本特开平6-30896号公报

关于专利文献1所公开的控制台型的手术辅助机器人，装置尺寸较大，在其与手术室的其他装置的配合使用的情况下，存在难以使患者与机器人的位置关系为最佳的情况。此外，控制台型存在能够进行远程操作的情况，但为了患者的外观观察和与护士的沟通，通常在患者和机器人所在的手术室中设置操作控制台，这成为压缩手术室空间的一个主要原因。关于专利文献2所公开的控制台型的手术辅助机器人，即使在减小了装置尺寸的情况下，为了对多个的多关节机械臂进行操作，也需要复杂并且大型的控制台。

在专利文献3所公开的手术辅助机器人中，操作对象为1个手臂机器人，因此，也能够抑制装置尺寸。但是，由于依然需要助手等进行操作，机械臂在多人的附近接近，因此无法确保机械臂的足够的动作区域，或者，机械臂会干扰到手术者或助手，会对手术操作造成影响。此外，在使用基于语音的操作单元的情况下，可容易想象在对与内窥镜不同的复杂手术器械进行操作时，难以按照意愿进行操作。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而完成的。即，目的在于提供如下手术辅助装置，其不需要难以在手术室中设置的控制台并且能够通过简单的操作对机械臂进行操作的。

为了解决该课题，例如，本发明的手术辅助装置具有以下结构。即，一种手术辅助装置，其能够使用向所述体腔中插入的第2手术器械对向体腔中插入且能够被机械地进行驱动的第1手术器械的姿态进行控制，其特征在于，具有：机械臂，其对所安装的所述第1手术器械的姿态进行控制；切换单元，其对用于控制所述机械臂的动作的动作模式进行切换；以及控制单元，其按照所述动作模式控制所述机械臂的动作，所述动作模式包括第1模式和第2模式，在该第1模式下，为了控制所述第1手术器械而使用所述第2手术器械，在该第2模式下，通过包括与所述机械臂的接触的操作使所述机械臂移动，在所述动作模式为所述第1模式的情况下，所述控制单元以根据所述第2手术器械的姿态控制所述第1手术器械的姿态的方式控制所述机械臂的动作，在所述动作模式为所述第2模式的情况下，所述控制单元根据包括与所述机械臂的所述接触的操作控制所述机械臂的动作。

根据本发明，可以提供如下手术辅助装置，其不需要难以设置在手术室中的控制台并且能够通过简单的操作对机械臂进行操作。

附图说明

图1A、图1B是示出本发明的手术辅助装置的整体结构例的一例的图。

图2A是本实施方式的手术辅助装置的功能结构例。

图2B是示意性示出在本实施方式的手术辅助装置的使用中将手持医疗器械和机器人医疗器械插入体腔内的情形的图。

图3是示出本实施方式的水平机械臂的详细结构例的图。

图4是将本实施方式的水平机械臂的末端部放大后的图。

图5是示出本实施方式的水平机械臂具有的直线运动关节部的结构例的图。

图6A、图6B是说明本实施方式的带制动解除开关的把手的图。

图7A、图7B、图7C是示出从铅垂方向观察本实施方式的制动解除开关的情况下的内部构造例的图。

图8是示出用于本实施方式的向量操作模式的手术器械机械手侧的输入开关的例子的图。

图9是示出本实施方式的水平机械臂的机构等价模型的图。

图10是示出本实施方式的直线运动机械臂的详细结构例的图。

图11是示出本实施方式的直线运动机械臂的垂直驱动关节部的结构例的图。

图12是示出本实施方式的直线运动机械臂的机构等价模型的图。

图13是示意性示出本实施方式的2个框架与直线运动机械臂的第1臂的关系的图。

图14A、图14B是详细地示出本实施方式的2个框架与直线运动机械臂的第1臂的关系的图。

图15A、图15B是说明本实施方式的各机械臂的臂末端部的可动范围的图。

图16是说明本实施方式的初始化的图。

图17是示出本实施方式的初始化处理的一系列动作的流程图。

图18是说明计算本实施方式的插入点的位置的方法的图。

标号说明

110：水平机械臂；120：直线运动机械臂；126：机器人侧插入深度计测部；131：手持医疗器械；132：手术器械动作计测部；136：手术者侧插入深度计测部；201：控制部。

具体实施方式

在以下，参照附图对本发明所例示的实施方式进行详细说明。本发明的手术辅助装置具有被经由外套管而插入到患者的体腔内的手术器械、和对末端执行器的姿态进行控制的机械臂。手术辅助装置对手术者向体腔内插入而实际在手术中使用的手术器械(以下，也称作手持医疗器械)的插入角度和插入深度进行计测。而且，构成为根据计测结果来控制机械臂100，该机械臂100用于控制手术器械、末端执行器(以下，也统称作机器人医疗器械)的姿态。

(手术辅助装置的机械臂100的概要)

图1A和图1B分别示出了本发明的手术辅助装置涉及的机械臂100的概要和在本实施方式中设想的使用手术辅助装置200时的患者、手术者、手术台151的情形。本实施方式的机械臂100由2个水平机械臂110、1个直线运动机械臂120和多个框架(基座)构成。

第1框架101具有主动轮或从动轮、或者主动轮和从动轮双方，使得能够将患者和机械臂100配置成恰当的距离。第2框架102是固定在第1框架101上的框架，通过仅在与第2框架102垂直的方向上具有自由度的部件与第3框架103连接。在第3框架103上安装有2个3轴的水平多关节机械臂(简称作水平机械臂110)，该3轴的水平多关节机械臂具有在水平方向上具有自由度的关节。此外，3轴的直线运动多关节机械臂(也简称作直线运动机械臂120)通过仅在垂直方向上具有自由度的部件与第3框架103的末端连接。

在水平机械臂110的末端经由万向节机构而安装有手术器械机械手124，该万向节机构构成为能够绕2个轴旋转。手术器械机械手124是用于针对向体腔插入的插入角度和插入深度被水平机械臂110控制的机器人医疗器械进一步地、对机器人医疗器械的末端部的位置姿态的驱动装置。手术器械机械手124包括产生多个独立的旋转动力的多个电机，各个动力在例如机器人医疗器械的轴内传递并传递至机器人医疗器械的末端部。

在水平机械臂110中，第1臂111与第2臂112通过仅对于水平方向的旋转具有自由度的主动关节连接起来，并且第2臂112与第3臂113也通过仅对于水平方向的旋转具有自由度的主动关节连接起来。第1臂111构成为能够通过具有在垂直方向(第3框架103的长轴方向)上具有自由度的主动关节来使第2臂112和第3臂113沿垂直方向移动。由此，由于能够使与水平机械臂110的手末端的手术器械机械手连接的机器人医疗器械三维地进行移动，因此可控制机器人医疗器械向体腔内插入的插入角度和插入深度。之后叙述水平机械臂的更加详细的结构。

与水平机械臂110同样，在直线运动机械臂120的末端具有被构成为能够绕2个轴旋转的万向节机构。直线运动机械臂120具有内窥镜保持件，该内窥镜保持件能够将一般的内窥镜安装在万向节机构上。直线运动机械臂120的第3臂123与第2臂122通过具有水平方向的自由度的主动关节连接起来，并且第2臂122与第1臂121通过具有水平方向旋转的自由度的主动关节连接起来。构成为能够通过将第1臂121与在垂直方向(第3框架113的长轴方向)上具有自由度的主动关节连接来使第2臂122和第3臂123沿垂直方向移动。由此，由于能够使与直线运动机械臂120的手末端的内窥镜保持件114连接的内窥镜(机器人医疗器械)三维地进行移动，因此可控制内窥镜(机器人医疗器械)向体腔内插入的插入角度和插入深度。

(手术辅助装置200的结构)

图2A和图2B示意性示出了本实施方式的手术辅助装置200的功能结构例和在手术辅助装置200的使用中将手持医疗器械和机器人医疗器械插入体腔内的情形。手术辅助装置200不是一般的控制台型主从设备，手术者基于在手术中使用的手术器械(即手持医疗器械)的动作来控制机械臂的动作。

手持式医疗器械131是手术者实际上通过手动进行通常的处置的手术器械，其经由插入到开设于腹壁150的小径的孔中的手术者侧外套管135而插入到体腔内。手持医疗器械131例如包括插入到体腔内使用的钳子、镊子、电手术刀、抽吸管、超声波凝固切开装置、止血装置、电波烧灼装置、医用吻合器、持针器。安装在手持医疗器械131上的手术器械动作计测部132和安装在手术者侧外套管135上的手术者侧插入深度计测部136对手持医疗器械131向体腔插入的插入角度和插入深度进行计测。

机器人医疗器械127的一部分经由机器人侧外套管125插入到体腔内，该机器人侧外套管125插入到开设在腹壁150上的小径的孔中。例如，机器人医疗器械127例如包括插入到体腔内使用的钳子、镊子、电手术刀、抽吸管、超声波凝固切开装置、止血装置、电波烧灼装置、医用吻合器、持针器、内窥镜、胸腔镜、腹腔镜等，该机器人医疗器械127的形状虽然是直线状，但也可以具有弯曲关节。在本实施方式的例子中，直线运动机械臂120通过内窥镜保持件114而安装作为机器人医疗器械127的内窥镜。此外，水平机械臂110经由手术器械机械手124而安装钳子、电手术刀等作为机器人医疗器械127。经由手术器械机械手124而安装的钳子等医疗器械的末端的姿态通过手术器械机械手124的驱动被进行控制。另外，在本实施方式中，在简称作机械臂的情况下，手术器械机械手124包括在机械臂中。此外，以机器人医疗器械127和手术器械机械手124是分体的情况为例进行了说明，但是，机器人医疗器械127和手术器械机械手124也可以作为手术器械而形成为一体。

机器人侧插入深度计测部126能够检测出机械臂被插入到机器人侧外套管125中的情况。此外，通过安装在机器人侧外套管125上的1个以上的距离传感器对被水平机械臂110或直线运动机械臂120控制的机器人医疗器械127向体腔插入的插入深度进行计测。另外，机器人侧插入深度计测部126也可以仅是能够检测出机械臂被插入到机器人侧外套管125中的情况的结构。该情况下，能够根据来自机械臂的编码器的输出获得位置姿态的信息。此外，机器人侧插入深度计测部126可以是如发送器或接收器那样分别安装于机器人侧外套管125和机器人医疗器械127的结构，也可以是仅安装在机器人医疗器械127上的结构。

手术器械动作计测部132例如包括加速度传感器、超声波传感器、地磁传感器、激光传感器、光学式运动捕捉器中的1个以上的传感器或它们的组合，读取3轴至6轴的手术器械动作。在本实施方式中，手术器械动作计测部132例如对手术者所操作的手持医疗器械向体腔内插入的插入角度进行计测。

手术者侧插入深度计测部136包括安装在手术者侧外套管135上的1个以上的距离传感器，对手持医疗器械131向体腔内插入的插入深度进行计测。在本实施方式中，对手术者侧插入深度计测部136安装在手术者侧外套管135上的例子进行说明。但是，手术者侧插入深度计测部136可以是如发送器或接收器那样分别安装于手术者侧外套管135和手持医疗器械131的结构，也可以是仅安装在手持医疗器械131上的结构。

控制部201包括CPU或GPU等1个以上的处理器，通过将记录介质204所存储的程序读出到内存205中并执行，对手术辅助装置200的整体的动作进行控制。此外，控制部201作为根据对操作部202进行的操作来切换手术辅助装置的动作模式的切换单元发挥功能。此外，还作为以根据手持医疗器械131的轴向体腔内插入的插入角度和插入深度来控制机器人医疗器械的姿态的方式，来控制机械臂的动作的控制单元发挥功能。手术辅助装置的操作模式包括：为了进行处置而操作手持式医疗器械131实际进行处置的模式(也简称为处置模式)和使用手持式医疗器械131来操作机器人医疗器械127的模式(也简称为机器人操作模式)。此外，虽然在之后叙述详细内容，但是，还包括如下模式：手术者通过包括对机械臂的接触在内的操作来操作机械臂。

操作部202例如包括安装在手持医疗器械131上的开关、手术者能够用脚进行操作的脚踏开关等操作部件。操作部202还可以替代开关而包括能够通过语音进行操作输入的语音输入系统。控制部201响应于来自操作部202的输入进行手术辅助装置200内的动作模式的变更、控制对象的臂的变更和显示在显示部203上的信息的变更。例如，手术者能够使用操作部202来选择一个作为控制对象的臂。

这样，在现有的腹腔镜手术中，通常是由3名医生进行手术，通过构成为能够根据由手术者操作的手持医疗器械131的动作来操作机器人医疗器械127，能够在进行与操纵手术器械的手术相同的动作的同时，由手术者操作机械臂来进行相同的手术。

(水平机械臂110的详细内容)

<水平驱动关节部>

参照图3至图8来说明水平机械臂110的详细内容。如图3所示，水平机械臂110的(第3臂113的)末端部具有2轴的万向节机构301，该2轴的万向节机构301能够安装手术器械机械手124。图4中放大地示出了水平机械臂110的(第3臂113的)末端部。万向节机构301构成为能够绕图4所示的2个旋转轴401和402旋转，该旋转轴401和402与安装在手术器械机械手124上的机器人医疗器械的手术器械轴的轴线403相交。万向节机构301是不具有动力部的从动关节，但是具有对绕各旋转轴的旋转进行计测的编码器。例如，通过2轴都具有绝对式编码器，能够利用正向运动学求出机器人医疗器械127的位置姿态。此外，在水平机械臂110中可以使用弹性机构(例如旋转方向上的阻尼器、树脂弹簧、金属弹簧)或辅助动力，该弹性机构具有抑制由于该水平机械臂110的动作时的微振动引起的影响或由于患者的呼吸引起的微小移动，实现姿态的稳定化、避免成为异常姿态的功能。

位于第2臂112内的第3臂驱动单元302包括对第3臂113进行驱动的驱动电机、无励磁动作制动器和减速器。第3臂113与第2臂112仅对于水平方向旋转具有自由度，同样，第3臂113能够通过用正时轮接收从第3臂驱动单元302经由正时带307输出的动力来进行主动旋转。第2臂112具有第3臂用传感器单元303，该第3臂用传感器单元303用于对第3臂113相对于第2臂的旋转进行计测。第3臂用传感器单元303包括编码器和其他传感器，该编码器和其他传感器用于检测第3臂113与第2臂112绕供它们连接的关节部的旋转轴的旋转位置。此外，该关节部的旋转轴具有轴承304。

第1臂111通过C型构造的框架支承第2臂112。在单侧配置具有可承受力矩的轴承的减速器305，与两侧配置以辅助为目的的辅助轴承306，由此，能够使由第3臂113及第2臂112和手术器械机械手124及机器人医疗器械127的自重和外力产生的力矩载荷分散。第1框架111内的第2臂驱动单元309通过驱动带310传递使第2臂112旋转的动力，使第2臂112绕关节部(第3臂113与第2臂112的连接部)的旋转轴旋转。此外，能够通过将各机构部分配在第1框架111内来确保较大的中空构造，从而能够安装编码器308，该编码器308检测布线或第2臂112相对于第1臂111的旋转位置。在图3所示的例子中，说明了在第1框架111内的下部配置减速器305并使该第1框架111的上部成为中空构造的例子，该减速器305内置有可承受力矩的轴承，但是，这些配置也可以相反。

在本实施方式中，以使减速器305、第2臂驱动单元309等输出机构成为扁平型以实现水平机械臂110的小型化的情况为例进行了说明。例如，可以使用即使是扁平型也能够实现高减速的波动齿轮减速器、摆线减速器、提高了电机自身的输出的扁平型电机或直接安装在关节部上的直驱电机。用于该4个旋转关节的轴承在承受力矩的同时构成为小型，因此可以使用交叉滚子轴承和4点轴承。

<垂直驱动关节部>

图5示出了水平机械臂110所具有的直线运动关节部。该直线运动关节部组装于第3框架103。在对第1臂111进行驱动的直线运动机构部中，在垂直方向上并列地配置有2个滚珠直线导轨501，该滚珠直线导轨501足以承受第1臂111至第3臂113的自重力矩和臂所受到的外力，用于进行平滑的运动。

第1臂111被固定在支承块502上，该支承块502安装被在滚珠直线导轨501上。在从支承第1臂111的支承块502起延伸的动力传递板503上固定有正时带505，该正时带505配置成与滚珠直线导轨501平行。驱动电机504通过将旋转动力传递到正时带505并由正时轮对正时带505进行驱动，使支承第1臂的支承块502在铅垂方向上主动地进退。位置检测控制单元510包括编码器，在此时，根据发生进退的驱动带505的移动量对第1臂111在铅垂方向上的移动量进行计测。此外，位置检测控制单元510包括制动机构，在支承块502的动作(即、水平机械臂110的直线运动)中施加制动以维持姿态。另外，在本实施方式中说明了使用制动机构的例子，但是，也可以不使用制动机构。该情况下，例如，维持使驱动电机504产生用于维持姿态的驱动力的状态。动力传递板503通过被支承轮511支承的牵引线506与配重507连接。

配重507能够通过抵消第1臂111至第3臂113、手术器械机械手124和机器人医疗器械127的自重来抑制对它们进行驱动的驱动电机504的输出。更加具体而言，对本实施方式的配重507进行说明。对于水平机械臂110，不仅是手术者使用手持医疗器械进行的操作，还需要在手术准备或紧急时能够通过手动使之直接移动。这时，只要解除水平驱动关节部的制动，就能够通过人手容易地移动，但是，当解除了垂直驱动关节的制动时，必须通过人手保持水平机械臂110的极大的重量。因此，图5所示的垂直驱动关节部具备抵消各部件的自重的配重507，由此，能够缓和向驱动部件的输出，并且能够在感觉不到机械臂的重量的情况下通过手动移动。另外，配重507的使用不是必需的，也可以是使用恒定载荷弹簧的结构。

另外，为了使得通过手动使机械臂动作，也可以设置通过程序沿垂直轴向输出机械臂的自重的辅助系统，但是，在系统停机的情况下，通过手动移动有可能变得困难。与此相对，配重507的目的还在于：在解除制动时，通过切断电机的电源供给的逻辑电路而与系统断开，由此，即使出现系统异常，也能够进行手动方式的移动。

第3框架113在平行地配置的2个滚珠直线导轨501之间具有缆线引导件509，该缆线引导件509对用于将信号线及动力线与第3臂113连接的布线的直线运动进行辅助。

另外，图5所示的直线运动机构使用高效的正时带轮使得能够容易地进行来自输出侧的操作(后驱动能力)，但是，也可以是导程较大的滚珠丝杠、高效的滑动螺杆。

<带制动解除开关的把手>

除了用于实现能够根据状况使机械臂通过手动进行移动的自重抵消机构(配重507)以外，本实施方式的水平机械臂110还具有制动解除开关311，该制动解除开关311使得容易地进行机械臂的手动操作。如图6所示，制动解除开关311构成带开关的把手，该带开关的把手能够在用单手抓握的状态下使机械臂在铅垂方向和水平方向上移动。如后所述，该制动解除开关311构成为能够从多个方向按下开关，使得即使机械臂相对于操作者以各种姿态发生变化，操作者也能够也以大致固定的姿态按下开关。

制动解除开关311配置于第3臂113的末端部。制动解除开关311具有对安装在水平机械臂110的各关节部上的保持制动器进行解除的开关、和用于供手术者等抓握的圆筒状的把手。

从安全方面考虑，仅在该制动解除开关311被按下的期间内解除用于维持机械臂的姿态的制动。另外，也可以替代制动器，采用使用于维持姿态的驱动力临时下降那样的结构。为了实现这样的制动器，本实施方式的制动解除开关311成为如下构造：手术者在施加用于使水平机械臂110的末端部移动的力的同时稳定而持续地按下开关。如图6B所示，图6A所示的制动解除开关311是能够供手术者用手抓握从而容易地进行如下操作的形状：水平机械臂110的水平方向上的移动、伴随该移动的水平方向旋转的滑动，和对水平机械臂110沿上下方向的力的施加。为了在容许水平方向旋转的滑动的同时稳定地按压开关，如图7所示，开关配置于制动解除开关311的圆筒部的圆周上。

本实施方式的制动解除开关311的把手构成为圆筒形状，设想手术者用大拇指和中指、或大拇指和食指进行夹持来把持。该情况下，由于容许在水平机械臂110于水平方向上移动的情况下的把手的旋转的滑动，因此具有从任何方向都能够对被2根手指大致平行地夹持的接触作出反应的机构。操作者还能够以覆盖制动解除开关311整体(5根手指与圆筒部接触)的方式抓握。

图7A～图7C示出了从铅垂方向观察制动解除开关311的情况下的内部构造。在图7A所示的例子中，在圆上均等地配置一般的轻触开关701，用具有旋转支点703的杠杆702包围该轻触开关701的外周。在杠杆702上，越是位于最远离支点的位置，按入量越大，容易对按下轻触开关701的方向施加力，但是，越接近旋转支点，按下相对的轻触开关701的力越小。因此，通过按照3个以上的奇数个呈等间隔地配置轻触开关701与杠杆702的组，无论从任何方向把持把手，都能通过2根手指中的任意一指按压轻触开关701。

另外，杠杆702不仅可以是具有旋转支点的杠杆，即使是平行地朝向把手中心压入的杠杆，也能够进行动作，但是，优选像上述那样配置3个以上的奇数个的杠杆。

在图7B中，以3个以上的奇数个呈等间隔地配置轻触开关701，通过用弹性树脂705包围该轻触开关701的外周，无论从任何方向把持把手，都可按下轻触开关701。在该例子中，使轻触开关701的数量比图7A所示的例子多，使得具有良好的开关的灵敏度。在图7C所示的例子中，将一般的带状的压敏开关704(电阻值由于加压而发生变化的开关)配置在圆筒上，通过用弹性树脂705包围该压敏开关704的外周，无论从任何方向把持把手，都能够按下开关。

<向量操作模式>

关于图6和图7所示的制动解除开关311，在使水平机械臂110大幅移动的情况或在将机器人医疗器械127插入到机器人侧外套管125中之后的情况下，机械臂的操作是容易进行的。另一方面，在机器人医疗器械127的末端部没有插入到机器人侧外套管125中的状态下，由于2轴的万向节机构301为从动关节，因此，手术器械机械手124和机器人医疗器械127的朝向不稳定。因此，在将机器人医疗器械127插入到机器人侧外套管125中时，存在操作变得困难的情况。

因此，在本实施方式中，具有如下向量操作模式：在如图8所示的2轴的万向节机构301的末端即手术器械机械手124侧设置2个输入开关，能够根据对该输入开关的操作来操作整个机械臂。

2个输入开关仅表示前后方向，手术者能够用手支承(接触)比2轴的万向节机构301靠末端的位置并按下该前后开关中的任意一个而发出指示。水平机械臂110使机械臂的末端向与机器人医疗器械127在轴的轴线上被按压的方向一致的方向移动。因此，手术器械机械手124作为用于对2轴的万向节机构301进行手动操作的操作单元发挥功能，由此能够确定整个机械臂的行进方向。换言之，水平机械臂110根据机器人医疗器械127的轴的轴向、和对开关的指示表示轴的轴向中的哪一个朝向来对动作进行控制。由此，能够将机器人医疗器械127的末端部容易并且顺利地插入到机器人侧外套管125中。此外，在从体腔内拔出机器人医疗器械127的末端的情况下，也能够通过使用该向量操作模式来实现与脏器的接触被抑制为最小限度的拔出。

另外，在上述的例子中，说明了在水平机械臂110中使用制动解除开关311和向量操作模式的例子，但是，还能够应用于使用内窥镜保持件114、直线运动机械臂120的情况。

在图3～图5中，上述的机构通过将手术器械机械手124和机器人医疗器械127与该机构连接，形成图9所示的5轴的机构等价模型。通过将具有该5轴的自由度的机器人医疗器械127的末端部插入到安装于患者的腹部的外套管中，将2轴的自由度固定。因此，能够以插入点901为插入深度和插入角度的基准点在患者的体腔内对机器人医疗器械127的末端部的位置三维地进行控制。

(直线运动机械臂的详细内容)

<直线运动驱动关节部>

参照图10～图12来说明直线运动机械臂120的详细内容。如图10所示，为了使第3臂123与第2臂122能够足以承受自重力矩和直线运动机械臂120受到的外力并且进行平滑的移动，通过在水平方向上平行地配置的2个滚珠直线导轨1001将第3臂123与第2臂123连接起来。

第3臂123的驱动通过驱动单元1002进行，该驱动单元1002被固定在第2臂122侧，包括减速器和电机。另一端被固定在第3臂123的末端，能够在水平方向上进行直线运动。第3臂传感器单元1008根据被驱动单元1002驱动的第3臂驱动带1009的变化，对第3臂123的进退动作进行计测。该正时带轮和辅助布线的直线运动的缆线引导件以内包在第2臂122和第3臂123中的形式配置。在平行地配置的2个滚珠直线导轨1001之间具有缆线引导件1010，该缆线引导件509对用于将信号线及动力线与第3臂123连接的布线的直线运动进行辅助。

与水平机械臂110同样，在第3臂123的末端安装有具有编码器的2轴的万向节机构1003，能够在该万向节机构1003的轴线上安装内窥镜保持件114。该内窥镜保持件114构成为安装有通常使用的内窥镜1004。通过根据需要使用符合内窥镜形状的内窥镜保持件114，能够将各种制造商、功能、形状的内窥镜安装在手术辅助装置上。此外，在第3臂123的末端附近配置有制动解除开关1011。

在经由能够承受力矩的连接轴承1005而安装的第1臂连接板1006上具备减速器1007，通过正时带轮传递第2臂驱动电机1012的动力，使得能够绕铅垂方向的旋转轴进行水平方向旋转。另外，也可以不经由第1臂连接板1006，而将能够承受力矩的中空构造的减速器直接安装在第1臂121与第2臂122的连接部上。

与水平机械臂110同样，位于第3臂123的末端部的2轴的万向节机构1003是不具有动力部的从动关节，但是，通过2轴都具有绝对式编码器，能够利用正向运动学求出机器人医疗器械127的位置。此外，为了抑制由于机械臂动作时的微振动引起的影响或由于患者的呼吸引起的微小移动，也可以具有使用弹性机构(旋转方向上的减震器、树脂弹簧、金属弹簧)或者辅助动力来实现姿态的稳定化、避免异常姿态的功能。

<垂直驱动关节部>

接着，参照图11对直线运动机械臂120的垂直驱动关节部进行说明。第1臂121通过螺母旋转型的滚珠丝杠被进行驱动。因此，滚珠丝杠轴1101固定在第2框架102上，在作为驱动侧的第1臂121的下部具有能够旋转的螺母和驱动单元1102，该驱动单元1102具有对该螺母进行驱动的电机、减速器、编码器。该螺母旋转型滚珠丝杠可以使用通常所使用的机构部件。

与水平机械臂110同样，第1臂121也具有由引线连接的用于进行自重抵消的配重1103，能够抑制驱动单元1102中的电机的输出，并且能够通过进行直接接触的手动操作使机械臂容易地移动。配重1103经由支承轮1106等而以分割为2个至多个的方式配置于第2框架102，由此提高引线的安全性并对实现装置整体的小型化也起到效果。从第2框架102延伸至第1臂121的缆线等的移动通过缆线引导件1105而被辅助。另外，配重1103的使用不是必需的，也可以是使用恒定载荷弹簧的结构。

第1臂121经由连接部1104而与第2臂122连接，第2臂122在连接部1104处被连接成能够绕铅垂方向的轴旋转。

通过将内窥镜1004经由内窥镜保持件114而与图10至图11所示的直线运动机械臂120的机构连接，形成图12所示的5轴的机构等价模型。通过将具有该5轴的自由度的内窥镜末端部插入到安装在患者腹部上的机器人侧外套管125中，可将2轴的自由度固定，能够以插入点为旋转中心在体腔内对内窥镜的末端部的位置三维地进行控制。

(丝杠轴的共用)

应用腹腔镜手术的疾患具有多个种类，其手术方式也多种多样。关于图1B所示的手术台151的高度，能够根据手术方式、患者体型、手术者的身高等在垂直方向上最大移动500mm左右。本实施方式的手术辅助装置也能够确保如下动作量，该动作量可以应对根据状况的变化而发生变化的手术台高度。

一般地，为了确保较大范围的动作量，装置整体的高度会增高。但是，手术台的高度通常在手术中不会移动，而是在手术开始时根据上述手术方式等主要原因来决定，手术中的移动并不多。因此，在以下所说明的本实施方式中，通过机构性地分为在手术中通常移动的动作范围与结合手术台的高度而发生变化的动作范围、并且合并该动作范围，能够抑制装置尺寸并确保足够的动作范围。具体而言，图13中示意性示出了本实施方式的2个框架(第2框架102、第3框架103)与直线运动机械臂120的第1臂121之间的关系。此外，图14A示出了在第3框架上安装有水平机械臂110的情形。

例如，当针对水平机械臂110的垂直驱动关节部而欲确保将手术台151的高度的移位与手术器械机械手的动作范围相加所得的动作范围时，需要较高的框架，直线运动机械臂120的高度也相应地增高。因此，在手术台的移位中，要上下调整第3框架103的高度。而且，在手持医疗器械131的动作的控制中，能够通过使与第3框架103连接的2个水平机械臂110(即第1臂111)单独地沿垂直方向进行动作来确保2个阶段的行程。根据图13和图14A可知，通过使第3框架103和直线运动机械臂120的第1臂121以能够进退的方式安装在共用的支承部件上，不仅能够实现高度方向上的小型化，也能够对整个装置进行小型化。

图14B示出了本实施方式的各框架的剖视图。第3框架103和直线运动机械臂120的第1臂121以能够重叠配置成相对于倾倒方向的力矩保持较高的刚性的方式形成为コ字形。并且，能够通过在装置的中心配置滚珠丝杠轴1101而供部件共用来实现装置的小型化。

一般地，在多数滚珠丝杠中，将轴承安装在轴端，将螺母固定于驱动侧，使丝杠轴旋转，由此进行直线运动。与此相对，在本实施方式中，能够使用1个螺杆1101实现2个直线运动(即、第3框架和第1臂121的直线运动)，因此，使用螺母旋转型滚珠丝杠。通过共用丝杠轴，当第3框架103上升时，直线运动机械臂120的第1臂121也追随该第3框架103的上升而上升，因此，第1臂121的下限的动作范围变窄。但是，直线运动机械臂120第1臂也无需对应手术台151的高度而设定下限的动作范围，不会产生实际上的问题。即，通过在第3框架和第1臂121的直线运动中共用一个丝杠轴1101，使得能够不产生限制机械臂在手术中所需的可动范围的实际上的不良情况，实现上述的小型化、低成本化。

(各机械臂的动作范围)

图15A和B所示的局部的球状的范围1501～1503示出了将机器人医疗器械127插入到体腔中的情况下的各机械臂的臂末端部的可动范围的例子。该球状的范围的中心是患者腹部的被插入外套管的位置，球状的范围的表面的轨迹表示机器人医疗器械127的末端部从机器人侧外套管125最大程度地被拔出的位置处的臂末端部。虽然机械臂单独的可动范围与此不同，但是，在使臂末端从外套管插入位置起远离机器人医疗器械127的轴的长度以上的距离时，手术器械末端部就会从外套管被拔出，因此，附图所示的球状的范围示出的是机器人医疗器械127插入时的臂末端部的最大的可动范围。

在机器人医疗器械127向外套管插入的插入点1504的正上方的空间1505中，2轴的万向节机构301成为异常姿态，因此将该空间1505从可动范围中排除。支承内窥镜1004的直线运动机械臂120也具有相同的可动范围(例如1503)，但是，为了将与水平机械臂110的可动范围之间的干涉抑制成最小限度，其具有对称形状的球状的范围的动作范围。在实际的手术方式中，通常不在该动作范围内进行动作，而集中在下腹部、上腹部等进行，因此，认为该球状的范围的进一步的一半左右的形状的范围为通常动作范围。如图15A所示，臂末端部的可动范围的重叠部分较多，因此，关于垂直平面具有对称构造的水平机械臂110适用，垂直机械臂120适用于能够以避免这些可动范围的方式支承内窥镜1004的臂。

此外，根据上述的图1B可知，根据插入手术器械时的机械臂的末端部的可动范围来抑制各机械臂的干涉的结构，能够避免对手术者的手腕的干涉，同时确保足够的动作范围，该手术者使用手持医疗器械131进行处置或者对支承机器人医疗器械127的机械臂进行操作。另外，关于支承内窥镜1004的直线运动机械臂120也同样，可动范围(1503)的可动范围有时包括手术者侧的手，但是，由于内窥镜以在手持医疗器械131的末端移动的方式进行移动，因此，内窥镜的方向与手持医疗器械131的方向一致。即，能够抑制内窥镜的方向与手持医疗器械131的干涉。

另外，图15所示的可动范围只是一例，不一定要严格地依照该范围，能够在机械臂的机械式的动作界限范围中结合手术方式等进行缩小、放大、变形。

(具有主动关节的机械臂的故障检测系统)

上述的手术辅助装置200还可以具有针对各机械臂的主动关节部的故障检测系统。为了实现故障检测系统，作为对各机械臂进行驱动的全部电机，使用具有增量式编码器的伺服电机。此外，在减速器的输入侧或输出侧具有无励磁动作型制动器，并且在输出侧具有绝对式编码器即可。

这样，在对机械臂发出动作指示时，只要判定是否检测到输出侧的动作量与电机的指令值的差异即可。在判定为检测出差异的情况下，能够检测出电机到减速器之间的动力传递异常、减速器的损坏、减速器到最终输出轴的动力传递异常。另外，这里所指的动力传递例如包括齿轮、正时带轮、滚珠丝杠、引线。

另一方面，在虽然处于未对机械臂发出动作指示的等待状态但对机械臂施加了外力的情况下，能够检测出输出侧编码器与电机编码器之间的差异。因此，在被施加了外力时判定是否在输出侧编码器与电机编码器之间检测出差异，在判定为检测出差异的情况下，检测出机械臂的外部接触等异常。

(初始化处理)

本实施方式的各机械臂具有从动关节。因此，如在图9和图12中所述，通过将手术器械插入到安装在患者腹部上的外套管中并确定插入点901，从而例如控制部201能够运算并确定机器人医疗器械127的末端在体腔内的位置。例如，如图16所示，通过按照规定的过程对各机械臂进行初始化处理，能够取得分配所插入的外套管的作业和机械臂的控制所需的插入点901的位置信息。

参照图17来说明初始化处理的一系列动作。另外，通过使控制部201将记录介质204所存储的程序加载到内存205中并执行，执行图17所示的初始化模式的动作。例如在通过手术者对(例如脚踏开关等的)操作部202的操作将手术辅助装置的动作模式预先设定为初始化模式的状态下，开始该初始化处理。

在S1701中，控制部201检测通过手术者与未插入到机器人侧外套管125中的第1机械臂的制动解除开关311或向量操作开关801的接触而进行的指示(例如按下开关)。

在S1702中，控制部201进行与初始化模式对应的机械臂的控制。控制部201也可以响应开关的按下而切换成初始化模式中所包括的、制动解除模式和向量操作模式中的任意一个。例如，在按下了制动解除开关311的情况下，控制部201将动作模式设定为制动解除模式，对机械臂进行控制以解除作为对象的机械臂的制动。在按下向量操作开关801的情况下，控制部201将动作模式切换为向量操作模式，从而响应于对向量操作开关801的指示来控制机械臂。

在S1703中，控制部201判定在特定的机械臂的初始化模式时，是否按下了其他机械臂的制动解除开关311或向量操作开关801。控制部201在判定为按下了其他机械臂的制动解除开关311或向量操作开关801的情况下，进入S1703，在判定为没有按下的情况下，进入S1704。

在S1704中，控制部201在初始化模式下，将警告要按照每一个机械臂使机械臂移动的消息显示在显示部203上。该警告不限定于显示在显示部203上，可以从未图示的语音输出部发出警告声，也可以对被操作的其他机械臂给与触觉反馈。

在S1705中，控制部201根据来自机器人侧插入深度计测部126的输出，对机器人医疗器械127向机器人侧外套管125的插入进行监视。

在S1706中，控制部201响应于手术者的手动操作(对包括制动解除开关311的把手的操作、对向量操作开关801的操作)来控制机械臂的动作，将机器人医疗器械127插入到机器人侧外套管125中。

在S1707中，控制部201从机器人侧插入深度计测部126检测出将机器人医疗器械127插入到未被插入的机器人侧外套管125中。在S1708中，控制部201将被手动进行了操作的机械臂和检测出已被插入的机器人侧外套管125对应起来。

在S1709中，控制部201根据来自所对应的机器人侧外套管125的信号，判定是否从机器人侧外套管125拔出了机械臂。在判定为拔出了机械臂的情况下，进入S1710，在没有拔出的情况下，进入S1711。在S1710中，控制部201将警告消息显示在显示部203上，警告到初始化处理完成为止不要拔出机械臂。

在S1711中，控制部201计算插入点901的位置。在此后叙述插入点的位置的计算。在S1712中，控制部201判定机械臂是否已与全部机器人侧外套管125相对应，在判定为机械臂未与全部机器人侧外套管125相对应的情况下，返回S1701。另一方面，在判定为机械臂已与全部机器人侧外套管125相对应的情况下，将手术辅助装置的动作模式切换为原来的动作模式，结束初始化处理。

另外，关于初始化处理的S1711中的插入点901的计算方法的例子，示出2个方法。1个方法是，设由还作为插入检测传感器进行动作的机器人侧插入深度计测部检测出的、机器人医疗器械127的位置为插入点。这样，控制部201能够根据各连杆长度、手术器械长度、关节角，而使用正向运动学来计算机器人坐标系中的插入点的位置。

另一个方法是根据手术器械机械手的姿态进行计算。如图18所示，设某2个姿态下的万向节机构的旋转中心为P₁和Q₁、并设此时的机器人医疗器械127的末端坐标为P₂和Q₂。理想情况下，在这些各姿态中旋转中心应该一致，但是，由于腹壁的挠曲等，如图18所示，旋转中心成为扭转的位置。因此，在本方法中，将这些姿态之间的点x作为插入点(旋转中心)使用。

为了求出插入点x的坐标，根据以下的式计算与从各直线向下的垂线相交的点S₁和S₂。

【式1】

S₁＝P₁+d₁n₁

S₂＝Q₁+d₂n₂

其中，n₁和n₂表示单位向量，该单位向量表示手术器械机械手的姿态，PQ₁₁表示从P₁朝向Q₁的向量。

当求出了点S₁和S₂时，其间的点x能够依照式2求出。

【式2】

即使在根据更多的姿态求解旋转中心的位置的情况下，也能够通过与此处进行求解的方法相同的方法求出各中间点，对该各中间点进行平均等而作为旋转中心使用。

在S1711中，控制部201使用上述计算方法中的一方或双方来计算插入点的位置。由此，控制部201能够在手术辅助装置200具有的空间坐标(机器人坐标系)上确定机器人侧外套管125的位置，根据手持医疗器械向体腔插入的插入角度和插入深度来控制各机械臂的动作。

另外，在手术中，插入点有可能由于患者腹膜的微动等而在机器人坐标系中发生变动。但是，在本实施方式中，机械臂具有从动关节的2轴的万向节机构301，因此，(与用RCM(Remote Center of Motion)机构支承插入点的机械臂不同，)能够追踪并检测插入点的微动。在插入点的位置发生变动的情况下，控制部201在使用手持手术器械来控制机械臂的循环中按照规定的时间间隔执行图18所示的计算方法，由此，能够随时修正插入点901在机器人坐标系中的偏差。即，能够将机器人医疗器械127的末端部的操作精度保持为较高。

另外，针对手术者侧外套管135，能够通过与确定机器人侧外套管125的插入点的位置的方法不同的方法来确定其插入点的位置，但是，也可以使用插入到机器人侧外套管125中的机械臂来进行。例如，在与各机械臂对应的机器人侧外套管125的初始化后，从分配的外套管拔去2个中的任意一个机器人医疗器械127，并插入到手术者侧外套管135中。这样，能够取得机器人坐标系中的手术者侧外套管135的位置信息。

(半自动牵引模式)

如上所述，手术辅助装置200用于使用机械臂来辅助手术者的手术操作。例如，如果使用手术辅助装置200，则能够通过用机器人医疗器械127把持脏器并将该脏器的位置固定来确保手术视野，或者使机器人医疗器械127把持针线而进行走针等，或者使内窥镜移动到预期的位置。

这里，关于手术辅助装置200的半自动牵引模式，以由机器人医疗器械127牵引脏器而固定的状态为例进行说明。手术者要对脏器实施某些处置(通常是切除等)，但是，机器人医疗器械127在空间上保持着被固定的状态，因此，当切除进行而使脏器的形状发生变化时，牵引力有时会逐渐减弱。如果能够像人作为助手进行牵引时那样对应着手术者进行的手术的进展和状况而简单地调整针对脏器的牵引力，则能够更加顺利地完成手术。

因此，在手术辅助装置200的半自动牵引模式中，能够简单地调整使用机器人医疗器械127时的牵引力。另外，对手术者为了将手术辅助装置200的动作模式切换为半自动牵引模式，使用安装在操作部202中包括的手持医疗器械131上的开关的情况的例子进行说明，但是，也可以使用其他操作单元，切换不限定于物理开关，也可以基于语音识别、姿态识别。

首先，手术者例如使用用于处置的手术器械来控制机械臂，通过机器人医疗器械127牵引脏器。这时，控制部201将机器人医疗器械127的末端坐标的从开始对机器人医疗器械127的操作起到结束为止的轨迹临时记录在内存205中。控制部201根据所记录的轨迹计算在操作即将结束前所移动的方向(称作牵引方向)。但是，作为牵引方向，不仅是通过最后的采样而获得的方向，也可以是对在操作即将结束之前的规定期间中的末端位置的移动进行积分而求出的方向，或者是进行平均而求出的方向。

控制部201响应于检测出向半自动牵引模式进行切换的切换操作的情况，以使机器人医疗器械127的末端坐标仅向与牵引方向一致的固定方向移动的方式对机械臂进行控制(限制医疗器械127的末端位置的移动)。即，在使用手术器械来控制机器人医疗器械127的末端位置的通常的动作模式下，需要通过手术器械的操作进行6个自由度的定位，但是，如果使用半自动牵引模式，则仅通过进行1个自由度的操作就能够调整牵引力。

在半自动牵引模式下，对于使末端位置在牵引方向上移动的幅度和速度的调整，不限定于使用手术器械的操作，也可以使用操作部202的脚踏开关等，还可以新添加开关等。例如，在半自动牵引模式下，控制部201也可以以如下方式进行控制：当检测出手术者所持有的手术器械绕轴右旋时，向使牵引力增强的方向控制，当检测出左旋时，向使牵引力减弱的方向控制。只要是能够使1个自由度的速度发生变化的方法即可，也可以为其他方法。

如以上所说明那样，在本实施方式的手术辅助装置中，能够使用向体腔中插入的手持医疗器械131对向体腔中插入并且能够机械地被驱动的机器人医疗器械127的姿态进行控制。而且，在手术辅助装置的动作模式为对机械臂进行操作的模式的情况下，响应于手持手术器械的姿态来控制机械臂的动作。另一方面，在动作模式为手动操作模式的情况下，响应于对机械臂进行的手动操作来控制机械臂的动作。这样，能够提供如下手术辅助装置，其不需要难以设置在手术室中的控制台，并且能够通过简单的操作对机械臂进行操作。此外，能够以最少的手术者进行操作，因此，可减少机械臂与手术者之间的干扰。

并且，使用共用的支承部件实现了安装有水平机械臂的框架和直线运动机械臂在铅垂方向上的进退。这样，能够使手术辅助装置小型化、低成本化。

并且，上述的手术辅助系统的结构也可以按照各自分离或者合并的结构来实现。此外，本发明除了一个以上的处理器的控制部从记录介质读出上述处理的计算机程序并执行的情况以外，还包括经由有线通信或无线通信而取得程序并执行的情况。

Claims (19)

1.一种手术辅助装置，其能够使用向体腔中插入的第2手术器械对向所述体腔中插入且能够被机械地进行驱动的第1手术器械的姿态进行控制，其特征在于，具有：

机械臂，其对所安装的所述第1手术器械的姿态进行控制；

切换单元，其对用于控制所述机械臂的动作的动作模式进行切换；以及

控制单元，其按照所述动作模式控制所述机械臂的动作，

所述动作模式包括第1模式和第2模式，在该第1模式下，为了控制所述第1手术器械而使用所述第2手术器械，在该第2模式下，通过包括对所述机械臂的接触的操作使所述机械臂移动，

在所述动作模式为所述第1模式的情况下，所述控制单元以根据所述第2手术器械的姿态控制所述第1手术器械的姿态的方式控制所述机械臂的动作，在所述动作模式为所述第2模式的情况下，所述控制单元根据包括对所述机械臂的所述接触的操作控制所述机械臂的动作。

2.根据权利要求1所述的手术辅助装置，其特征在于，

所述动作模式还包括第3模式，在该第3模式下，为了进行处置而使用所述第2手术器械。

3.根据权利要求1所述的手术辅助装置，其特征在于，

所述切换单元响应于检测出包括对所述机械臂的接触的操作的情况，将所述动作模式切换为所述第2模式。

4.根据权利要求1所述的手术辅助装置，其特征在于，

所述第2模式包括解除模式和向量操作模式，在该解除模式下，能够使所述机械臂根据通过如下操作而受到的力进行移动，该操作包括对所述机械臂的所述接触，在该向量操作模式下，根据如下指示对所述机械臂进行驱动，该指示是通过包括对所述机械臂的所述接触的操作而输入的指示。

5.根据权利要求4所述的手术辅助装置，其特征在于，

在所述动作模式为所述解除模式的情况下，所述控制单元解除为了维持所述机械臂的姿态而施加的驱动力的至少一部分或制动的至少一部分。

6.根据权利要求4所述的手术辅助装置，其特征在于，

在所述动作模式为所述向量操作模式的情况下，所述控制单元根据所述第1手术器械的轴的轴向和所述指示表示该第1手术器械的轴的轴向中的哪一个朝向来控制所述机械臂的动作。

7.根据权利要求1所述的手术辅助装置，其特征在于，

所述机械臂包括第1机械臂，该第1机械臂具有能够在铅垂方向上进退的第1臂、和臂通过绕铅垂方向的轴的旋转而移动的1个以上的第2臂。

8.根据权利要求7所述的手术辅助装置，其特征在于，

所述手术辅助装置还具有：第1基座，其安装有所述第1机械臂的所述第1臂，并且使得所述第1机械臂的所述第1臂能够在铅垂方向上进退；以及第2基座，其安装有所述第1基座，并且使得所述第1基座能够在铅垂方向上进退。

9.根据权利要求7所述的手术辅助装置，其特征在于，

所述手术辅助装置还包括第2机械臂，该第2机械臂包括能够在铅垂方向上进退的第3臂、臂通过绕铅垂方向的轴的旋转而移动的第4臂、和能够在所述第4臂的轴向上进退的第5臂。

10.根据权利要求7所述的手术辅助装置，其特征在于，还具有：

第1基座，其安装有所述第1机械臂的所述第1臂，使所述第1机械臂的所述第1臂能够在铅垂方向上进退；

第2基座，其安装有所述第1基座，使所述第1基座能够在铅垂方向上进退；以及

第2机械臂，其包括能够在铅垂方向上进退的第3臂、臂通过绕铅垂方向上的轴的旋转而移动的第4臂、和能够在所述第4臂的轴向上进退的第5臂，

所述第1基座和所述第2机械臂以能够在铅垂方向上进退的方式安装在所述第2基座所具备的共用的支承部件上。

11.根据权利要求1所述的手术辅助装置，其特征在于，

在所述第1模式下，所述控制单元响应于检测出规定的操作的情况对机械臂的动作进行控制，以限制所述第1手术器械的末端位置的移动。

12.根据权利要求11所述的手术辅助装置，其特征在于，

所述控制单元响应于检测出所述规定的操作的情况对机械臂的动作进行控制，以使所述第1手术器械的末端位置仅向固定的方向移动。

13.根据权利要求11所述的手术辅助装置，其特征在于，

所述控制单元根据对所述第1手术器械的末端位置的移动进行限制之前的所述第1手术器械的末端位置的轨迹，来控制所述机械臂的动作。

14.根据权利要求1所述的手术辅助装置，其特征在于，

所述控制单元在所述动作模式为所述第2模式时，响应于检测出安装在所述机械臂上的所述第1手术器械的末端被插入到外套管中的情况，将所述机械臂与所述外套管对应起来，其中，所述外套管被插入到所述体腔中。

15.根据权利要求1所述的手术辅助装置，其特征在于，

所述控制单元在所述动作模式为所述第2模式的情况下，响应于检测出安装在所述机械臂上的所述第1手术器械的末端被插入到外套管中的情况，计算所述第1手术器械的轴向所述体腔插入的插入角度和插入深度的基准点的位置，所述外套管被插入到所述体腔中。

16.根据权利要求1所述的手术辅助装置，其特征在于，

所述控制单元根据通过使所述第1手术器械的轴向所述体腔插入的插入角度不同而得到的所述第1手术器械的多个姿态，来计算所述第1手术器械的轴向所述体腔插入的插入角度和插入深度的基准点的位置。

17.根据权利要求16所述的手术辅助装置，其特征在于，

所述控制单元在所述动作模式为所述第1模式的情况下，按照规定的时间间隔，根据所述第1手术器械的所述多个姿态来计算所述基准点的位置。

18.一种手术辅助装置的控制方法，该手术辅助装置能够使用向体腔中插入的第2手术器械对向所述体腔中插入且能够被机械地进行驱动的第1手术器械的姿态进行控制，其特征在于，

所述手术辅助装置包括对所安装的所述第1手术器械的姿态进行控制的机械臂、切换单元和控制单元，

所述手术辅助装置的控制方法具有：

切换工序，对用于控制所述机械臂的动作的动作模式进行切换；以及

控制工序，根据所述动作模式来控制所述机械臂的动作，

所述动作模式包括第1模式和第2模式，在该第1模式下，为了控制所述第1手术器械而使用所述第2手术器械，在该第2模式下，通过包括对所述机械臂的接触的操作使所述机械臂移动，

在所述控制工序中，在所述动作模式为所述第1模式的情况下，以根据所述第2手术器械的姿态控制所述第1手术器械的姿态的方式控制所述机械臂的动作，在所述动作模式为所述第2模式的情况下，根据包括对所述机械臂的所述接触的操作控制所述机械臂的动作。

19.一种记录介质，其存储执行手术辅助装置的控制方法的程序，该手术辅助装置能够使用向体腔中插入的第2手术器械对向所述体腔中插入且能够被机械地进行驱动的第1手术器械的姿态进行控制，其特征在于，

所述手术辅助装置包括对所安装的所述第1手术器械的姿态进行控制的机械臂、切换单元和控制单元，

所述手术辅助装置的控制方法具有：

切换工序，对用于控制所述机械臂的动作的动作模式进行切换；以及

控制工序，根据所述动作模式控制所述机械臂的动作，

所述动作模式包括第1模式和第2模式，在该第1模式下，为了控制所述第1手术器械而使用所述第2手术器械，在该第2模式下，通过包括对所述机械臂的接触的操作使所述机械臂移动，

在所述控制工序中，在所述动作模式为所述第1模式的情况下，以根据所述第2手术器械的姿态控制所述第1手术器械的姿态的方式控制所述机械臂的动作，在所述动作模式为所述第2模式的情况下，根据包括对所述机械臂的所述接触的操作控制所述机械臂的动作。

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