JP2002187078A - マニピュレータシステムおよびマニピュレータ制御方法、マスタマニピュレータおよびマスタマニピュレータ制御方法、スレーブマニピュレータおよびスレーブマニピュレータ制御方法、並びに記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 複数のマスタマニピュレータからの信号を統
合し、容易に、かつ精度よくスレーブマニピュレータを
遠隔操作できるようにする制御方法を提供する。 【解決手段】複数のマスタマニピュレータの個々の操作
部の、操作部が移動可能な空間における絶対的な姿勢を
検出する手段、その姿勢を送出する送出手段を備え、個
々のマスタマニピュレータから送出された姿勢を取得す
る手段、それを統合する手段を備え、統合された結果に
基づき、スレーブマニピュレータの姿勢を制御する。ス
レーブマニピュレータは制御された動きにともない被処
理対象物からのトルクを検出する検出手段と、それを送
出する送出手段を備え、操作者がトルクを知覚するよう
にする制御手段を備え、より精確な遠隔操作を可能とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マニピュレータシ
ステムおよびマニピュレータ制御方法、マスタマニピュ
レータおよびマスタマニピュレータ制御方法、スレーブ
マニピュレータおよびスレーブマニピュレータ制御方
法、並びに記録媒体に関し、特に、容易に、かつ、精度
よく、スレーブマニピュレータを遠隔操作することがで
きるようにしたマニピュレータシステムおよびマニピュ
レータ制御方法、マスタマニピュレータおよびマスタマ
ニピュレータ制御方法、スレーブマニピュレータおよび
スレーブマニピュレータ制御方法、並びに記録媒体関に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は、従来の手術用マニピュレータシ
ステムの外観の構成例を示している。

【０００３】手術台１には、後述するマスタマニピュレ
ータ部８Ｌおよびマスタマニピュレータ部８Ｒのそれぞ
れにより遠隔操作されて、手術台１に寝かされている患
者（図１の例では、あお向けに寝せられている患者）２
に対する径皮的手術を行う、スレーブマニピュレータ部
３Ｌおよびスレーブマニピュレータ部３Ｒ（以下、個々
に区別する必要がない場合、これらをまとめて、スレー
ブマニピュレータ部３と称する。他の場合についても同
様である）が設置されている。

【０００４】スレーブマニピュレータ部３Ｌは、手術台
１の左側（手術台１を上から見た場合の左側）に設置さ
れ、その先端には、把持鉗子、メス、縫合器、または注
射器等の処置具で構成される先端部４Ｌが取り付けられ
ている。

【０００５】スレーブマニピュレータ部３Ｒは、手術台
１の右側に設置され、その先端には、把持鉗子、メス、
縫合器、または注射器等の処置具で構成される先端部４
Ｒが取り付けられている。

【０００６】手術台１にはさらに、患者２の腹腔内の様
子を撮像するＣＣＤカメラ６が先端に取り付けられたカ
メラ部５が設置されている。

【０００７】操作台７は、例えば、手術台１の周辺に備
え付けられており、そこには、操作者Ａにより操作され
る、マスタマニピュレータ部８Ｌ，８Ｒがそれぞれ設置
されている。

【０００８】マスタマニピュレータ部８Ｌは、操作台７
の左側（操作台７を背にした場合の左側）に設置され、
その先端には、操作者Ａの左手により保持されて操作さ
れる操作部９Ｌが取り付けられている。

【０００９】マスタマニピュレータ部８Ｒは、操作台７
の右側に設置され、その先端には、操作者Ａの右手によ
り保持されて操作される操作部９Ｒが取り付けられてい
る。

【００１０】モニタ１０は、操作者Ａが、マスタマニピ
ュレータ部８（操作部９）を操作しながら、そこに表示
される映像を見ることができるように、操作台７付近に
設置されている。モニタ１０には、カメラ部５のＣＣＤ
カメラ６により撮像された映像が映し出される。

【００１１】操作者Ａは、操作台７を背にして操作台７
とモニタ１０の間に立ち、モニタ１０に映し出されるス
レーブマニピュレータ部３の先端部４の様子を見なが
ら、左手で、マスタマニピュレータ部８Ｌの操作部９Ｌ
を３次元的に移動するようにして操作し、スレーブマニ
ピュレータ部３Ｌの先端部４Ｌに、操作部９Ｌの動きに
同期した動きをさせ、また右手で、マスタマニピュレー
タ部８Ｒの操作部９Ｒを３次元的に移動するようにして
操作し、スレーブマニピュレータ部３Ｒの先端部４Ｒ
に、操作部９Ｒの動きに同期した動きをさせることで、
患者２に対する径皮的手術を行う。

【００１２】すなわち、このシステムでは、１個のマス
タマニピュレータ部８（マスタマニピュレータ部８Ｌま
たはマスタマニピュレータ部８Ｒ）により、１個のスレ
ーブマニピュレータ部３（スレーブマニピュレータ部３
Ｌまたはスレーブマニピュレータ部３Ｒ）が遠隔制御さ
れることで、患者２に対する径皮的手術が行われる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば、図
２（Ａ）に示すような、所定の位置Ａから、一定のふく
らみをもって位置Ｂに至る軌跡（以下、目標軌跡と称す
る）を描くように、スレーブマニピュレータ部３の先端
部４を移動させたい場合、操作者Ａは、目標軌跡と同じ
軌跡を描くように、マスタマニピュレータ部８の操作部
９を移動させようとする。

【００１４】しかしながら、操作者Ａの、操作部９に対
する操作技術のレベルにもよるが、例えば、図２（Ｂ）
の実線で示すように、図２（Ｂ）の点線で示される目標
軌跡からずれた軌跡（以下、操作軌跡と称する）を描く
ように、操作部９が移動されることがある。すなわち、
この場合、スレーブマニピュレータ部３の先端部４は、
当然、目標軌跡からずれた操作軌跡を描くように移動す
る。

【００１５】このように、１個のマスタマニピュレータ
部８により、１個のスレーブマニピュレータ部３を遠隔
操作する場合、遠隔操作の精度は、一人の操作者Ａの操
作技術に大きく依存することになる。

【００１６】すなわち、従来においては、スレーブマニ
ピュレータ部３を精度よく遠隔操作するには、操作者Ａ
は、マスタマニピュレータ部８（操作部９）に対する高
度な操作技術を修得する必要があった。言い換えれば、
スレーブマニピュレータ部３を精度よく遠隔操作するこ
とが容易ではなかった。

【００１７】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、複数のマスタマニピュレータ部８により、
１個のスレーブマニピュレータ部３を遠隔操作すること
で、遠隔操作を、容易に、かつ、精度良く、行うことが
できるようにするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明のマニピュレータ
システムは、第１のマスタマニピュレータが、第１の操
作部の、第１の操作部が移動可能な空間における絶対的
な姿勢を検出する第１の検出手段と、第１の操作部の絶
対的な姿勢を送出する第１の送出手段とを備え、第２の
マスタマニピュレータが、第２の操作部の、第２の操作
部が移動可能な空間における絶対的な姿勢を検出する第
２の検出手段と、第２の操作部の絶対的な姿勢を送出す
る第２の送出手段とを備え、スレーブマニピュレータ
が、第１のマスタマニピュレータの第１の送出手段によ
り送出された第１の操作部の絶対的な姿勢と、第２のマ
スタマニピュレータの第２の送出手段により送出された
第２の操作部の絶対的な姿勢とを取得する第１の取得手
段と、第１の操作部の絶対的な姿勢と第２の操作部の絶
対的な姿勢を統合する第１の統合手段と、第１の統合手
段による統合結果に基づいて、処理部の姿勢を制御する
第１の制御手段とを備えることを特徴とする。

【００１９】第１の操作部の絶対的な姿勢は、第１の操
作部の、第１の操作部が移動可能な空間上の位置および
状態とし、第２の操作部の絶対的な姿勢は、第２の操作
部の、第２の操作部が移動可能な空間上の位置および状
態とすることができる。

【００２０】スレーブマニピュレータの第１の統合手段
は、第１の操作部の絶対的な姿勢と第２の操作部の絶対
的な姿勢のそれぞれを、所定の重み付け値で重み付け加
算することができる。

【００２１】スレーブマニピュレータには、処理部が、
処理対象物から受ける第１の力または第１のトルクを検
出する第３の検出手段と、第１の力または第１のトルク
を送出する第３の送出手段とをさらに設け、第１のマス
タマニピュレータには、スレーブマニピュレータの第３
の送出手段により送出された第１の力または第１のトル
クを取得する第２の取得手段と、第２の取得手段により
取得された第１の力または第１のトルクに基づいて、第
１の操作者に知覚させる第２の力または第２のトルクを
決定する第１の決定手段と、第１の操作者が、第２の力
または第２のトルクを知覚するように、第１の操作部を
制御する第２の制御手段とをさらに設け、第２のマスタ
マニピュレータには、スレーブマニピュレータの第３の
送出手段により送出された第１の力または第１のトルク
を取得する第３の取得手段と、第３の取得手段により取
得された第１の力または第１のトルクに基づいて、第２
の操作者に知覚させる第３の力または第３のトルクを決
定する第２の決定手段と、第２の操作者が、第３の力ま
たは第３のトルクを知覚するように、第２の操作部を制
御する第３の制御手段とをさらに設けることができる。

【００２２】スレーブマニピュレータには、第１の統合
手段による統合結果を送出する第３の送出手段をさらに
設け、第１のマスタマニピュレータには、スレーブマニ
ピュレータの第３の送出手段により送出された統合結果
を取得する第２の取得手段と、第２の取得手段により取
得された統合結果と第１の操作部の絶対的な姿勢の差を
算出する第１の算出手段と、第１の算出手段による算出
結果に基づいて、第１の操作者に知覚させる力またはト
ルクを決定する第１の決定手段と、第１の操作者が、第
１の決定手段により決定された力またはトルクを知覚す
るように、第１の操作部を制御する第２の制御手段とを
さらに設け、第２のマスタマニピュレータには、スレー
ブマニピュレータの第３の送出手段により送出された統
合結果を取得する第３の取得手段と、第３の取得手段に
より取得された統合結果と第２の操作部の絶対的な姿勢
の差を算出する第２の算出手段と、第２の算出手段によ
る算出結果に基づいて、第２の操作者に知覚させる力ま
たはトルクを決定する第２の決定手段と、第２の操作者
が、第２の決定手段により決定された力またはトルクを
知覚するように、第２の操作部を制御する第３の制御手
段とをさらに設けることができる。

【００２３】スレーブマニピュレータには、処理部が、
処理対象物から受ける第１の力または第１のトルクを検
出する第３の検出手段と、第１の力または第１のトル
ク、および第１の統合手段による統合結果を送出する第
３の送出手段とをさらに設け、第１のマスタマニピュレ
ータには、スレーブマニピュレータの第３の送出手段に
より送出された、第１の力または第１のトルク、および
統合結果を取得する第２の取得手段と、第２の取得手段
により取得された統合結果と第１の操作部の絶対的な姿
勢の差を算出する第１の算出手段と、第２の取得手段に
より取得された第１の力または第１のトルク、および第
１の算出手段により算出された差に基づいて、第１の操
作者に知覚させる第２の力または第２のトルクを決定す
る第１の決定手段と、第１の操作者が、第２の力または
第２のトルクを知覚するように、第１の操作部を制御す
る第２の制御手段とをさらに設け、第２のマスタマニピ
ュレータには、スレーブマニピュレータの第３の送出手
段により送出された、第１の力または第１のトルク、お
よび統合結果を取得する第３の取得手段と、第３の取得
手段により取得された統合結果と第２の操作部の絶対的
な姿勢の差を算出する第２の算出手段と、第３の取得手
段により取得された第１の力または第１のトルク、およ
び第２の算出手段により算出された差に基づいて、第２
の操作者に知覚させる第３の力または第３のトルクを決
定する第２の決定手段と、第２の操作者が、第３の力ま
たは第３のトルクを知覚するように、第２の操作部を制
御する第３の制御手段とをさらに設けることができる。

【００２４】第１のマスタマニピュレータには、第１の
操作者が、第２の操作者の第２の操作部の操作と同期し
て、第１の操作部を操作することができるように、所定
の合図の表示を制御する第１の表示制御手段をさらに設
け、第２のマスタマニピュレータには、第２の操作者
が、第１の操作者の第１の操作部の操作と同期して、第
２の操作部を操作することができるように、合図の表示
を制御する第２の表示制御手段をさらに設けることがで
きる。

【００２５】第１のマスタマニピュレータには、第１の
操作者が、第２の操作者の第２の操作部の操作と同期し
て、第１の操作部を操作することができるように、所定
の音声の合図の出力を制御する第１の出力制御手段をさ
らに設け、第２のマスタマニピュレータには、第２の操
作者が、第１の操作者の第１の操作部の操作と同期し
て、第２の操作部を操作することができるように、音声
の合図の出力を制御する第２の出力制御手段をさらに設
けることができる。

【００２６】第３の操作者により操作される第３の操作
部を有する第３のマスタマニピュレータをさらに備え、
第３のマスタマニピュレータには、第３の操作部の、第
３の操作部の所定の標準姿勢に対する相対的な姿勢を検
出する第３の検出手段と、第３の検出手段により検出さ
れた第３の操作部の相対的な姿勢を送出する第３の送出
手段とをさらに設け、スレーブマニピュレータの、第１
の取得手段は、第３のマスタマニピュレータの第３の送
出手段により送出された第３の操作部の相対的な姿勢を
さらに取得し、第１の統合手段は、第１の操作部の絶対
的な姿勢、第２の操作部の絶対的な姿勢、および第３の
操作部の相対的な姿勢を統合することを特徴とする。

【００２７】スレーブマニピュレータの第１の統合手段
は、第１の操作部の絶対的な姿勢、第２の操作部の絶対
的な姿勢、および第３の操作部の相対的な姿勢のそれぞ
れを、所定の重み付け値で重み付け加算することができ
る。

【００２８】スレーブマニピュレータには、処理部が、
処理対象物から受ける第１の力または第１のトルクを検
出する第４の検出手段と、第１の力または第１のトルク
を送出する第４の送出手段とをさらに設け、第１のマス
タマニピュレータには、スレーブマニピュレータの第４
の送出手段により送出された第１の力または第１のトル
クを取得する第２の取得手段と、第２のマスタマニピュ
レータの第２の送出手段により送出された第２の操作部
の絶対的な姿勢を取得する第３の取得手段と、第１の操
作部の絶対的な姿勢と第２の操作部の絶対的な姿勢を統
合する第２の統合手段と、第２の統合手段による統合結
果と第１の操作部の絶対的な姿勢の差を算出する第１の
算出手段と、第２の取得手段により取得された第１の力
または第１のトルク、および第１の算出手段により算出
された差に基づいて、第１の操作者に知覚させる第２の
力または第２のトルクを決定する第１の決定手段と、第
１の操作者が、第２の力または第２のトルクを知覚する
ように、第１の操作部を制御する第２の制御手段とをさ
らに設け、第２のマスタマニピュレータには、スレーブ
マニピュレータの第４の送出手段により送出された第１
の力または第１のトルクを取得する第４の取得手段と、
第１のマスタマニピュレータの第１の送出手段により送
出された第１の操作部の絶対的な姿勢を取得する第５の
取得手段と、第２の操作部の絶対的な姿勢と第１の操作
部の絶対的な姿勢を統合する第３の統合手段と、第３の
統合手段による統合結果と第２の操作部の絶対的な姿勢
の差を算出する第２の算出手段と、第４の取得手段によ
り取得された第１の力または第１のトルク、および第２
の算出手段により算出された差に基づいて、第２の操作
者に知覚させる第３の力または第３のトルクを決定する
第２の決定手段と、第２の操作者が、第３の力または第
３のトルクを知覚するように、第２の操作部を制御する
第３の制御手段とをさらに設け、第３のマスタマニピュ
レータには、スレーブマニピュレータの第４の送出手段
により送出された第１の力または第１のトルクを取得す
る第６の取得手段と、第６の取得手段により取得された
第１の力または第１のトルク、および第３の操作部の相
対的な姿勢に基づいて、第３の操作者に知覚させる第４
の力または第４のトルクを決定する第３の決定手段と、
第３の操作者が、第４の力または第４のトルクを知覚す
るように、第３の操作部を制御する第４の制御手段とを
さらに設けることができる。

【００２９】第１のマスタマニピュレータには、第３の
マスタマニピュレータの第３の送出手段により送出され
た第３の操作部の相対的な姿勢を取得する第７の取得手
段をさらに設け、第１の決定手段は、第３の操作部の相
対的な姿勢に対応する値が所定の閾値より小さい場合、
第１の力または第１のトルク、および第２の統合手段に
よる統合結果に基づいて、第２の力または第２のトルク
を決定し、第３の操作部の相対的な姿勢に対応する値が
閾値以上である場合、第２の統合手段による統合結果の
みに基づいて、第２の力または第２のトルクを決定し、
第２のマスタマニピュレータには、第３のマスタマニピ
ュレータの第３の送出手段により送出された第３の操作
部の相対的な姿勢を取得する第８の取得手段をさらに設
け、第２の決定手段は、第３の操作部の相対的な姿勢に
対応する値が閾値より小さい場合、第１の力または第１
のトルク、および第３の統合手段による統合結果に基づ
いて、第３の力または第３のトルクを決定し、第３の操
作部の相対的な姿勢に対応する値が閾値以上である場
合、第３の統合手段による統合結果のみに基づいて、第
３の力または第３のトルクを決定し、第３のマスタマニ
ピュレータの第３の決定手段は、第３の操作部の相対的
な姿勢に対応する値が閾値より小さい場合、第３の操作
部の相対的な姿勢に対応する値のみに基づいて、第４の
力または第４のトルクを決定し、第３の操作部の相対的
な姿勢に対応する値が閾値以上である場合、第３の操作
部の相対的な姿勢に対応する値、および第１の力または
第１のトルクに基づいて、第４の力または第４のトルク
を決定することができる。

【００３０】本発明のマニピュレータ制御方法は、第１
のマスタマニピュレータの第１の操作部の、第１の操作
部が移動可能な空間における絶対的な姿勢を検出する第
１の検出ステップと、第１の操作部の絶対的な姿勢を送
出する第１の送出ステップと、第２のマスタマニピュレ
ータの第２の操作部の、第２の操作部が移動可能な空間
における絶対的な姿勢を検出する第２の検出ステップ
と、第２の操作部の絶対的な姿勢を送出する第２の送出
ステップと、第１の送出ステップの処理で送出された第
１の操作部の絶対的な姿勢と、第２の送出ステップの処
理で送出された第２の操作部の絶対的な姿勢とを取得す
る第１の取得ステップと、第１の操作部の絶対的な姿勢
と第２の操作部の絶対的な姿勢を統合する第１の統合ス
テップと、第１の統合ステップでの統合結果に基づい
て、処理部の姿勢を制御する第１の制御ステップとを含
むことを特徴とする。

【００３１】本発明の第１の記録媒体のプログラムは、
第１のマスタマニピュレータの第１の操作部の、第１の
操作部が移動可能な空間における絶対的な姿勢を検出す
る第１の検出ステップと、第１の操作部の絶対的な姿勢
を送出する第１の送出ステップと、第２のマスタマニピ
ュレータの第２の操作部の、第２の操作部が移動可能な
空間における絶対的な姿勢を検出する第２の検出ステッ
プと、第２の操作部の絶対的な姿勢を送出する第２の送
出ステップと、第１の送出ステップの処理で送出された
第１の操作部の絶対的な姿勢と、第２の送出ステップの
処理で送出された第２の操作部の絶対的な姿勢とを取得
する第１の取得ステップと、第１の操作部の絶対的な姿
勢と第２の操作部の絶対的な姿勢を統合する第１の統合
ステップと、第１の統合ステップでの統合結果に基づい
て、処理部の姿勢を制御する第１の制御ステップとを含
むことを特徴とする。

【００３２】本発明のマニピュレータシステム、マニピ
ュレータ制御方法、および第１の記録媒体のプログラム
においては、第１のマスタマニピュレータの第１の操作
部の、第１の操作部が移動可能な空間における絶対的な
姿勢が検出され、第１の操作部の絶対的な姿勢が送出さ
れ、第２のマスタマニピュレータの第２の操作部の、第
２の操作部が移動可能な空間における絶対的な姿勢が検
出され、第２の操作部の絶対的な姿勢が送出され、送出
された第１の操作部の絶対的な姿勢と、送出された第２
の操作部の絶対的な姿勢とが取得され、第１の操作部の
絶対的な姿勢と第２の操作部の絶対的な姿勢が統合さ
れ、統合結果に基づいて、処理部の姿勢が制御される。

【００３３】本発明のマスタマニピュレータは、操作部
の姿勢を検出する検出手段と、操作部の姿勢をスレーブ
マニピュレータに送出し、操作部の姿勢と、他のマスタ
マニピュレータから供給された、他のマスタマニピュレ
ータが有する操作部の姿勢との統合結果に基づいて、ス
レーブマニピュレータに、スレーブマニピュレータが有
する、所定の処理対象物に対して処理を施す処理部を制
御させる送出手段とを備えることを特徴とする。

【００３４】本発明のマスタマニピュレータ制御方法
は、操作部の姿勢を検出する検出ステップと、操作部の
姿勢をスレーブマニピュレータに送出し、操作部の姿勢
と、他のマスタマニピュレータから供給された、他のマ
スタマニピュレータが有する操作部の姿勢との統合結果
に基づいて、スレーブマニピュレータに、スレーブマニ
ピュレータが有する、所定の処理対象物に対して処理を
施す処理部を制御させる送出ステップとを含むことを特
徴とする。

【００３５】本発明の第２の記録媒体のプログラムは、
操作部の姿勢を検出する検出ステップと、操作部の姿勢
をスレーブマニピュレータに送出し、操作部の姿勢と、
他のマスタマニピュレータから供給された、他のマスタ
マニピュレータが有する操作部の姿勢との統合結果に基
づいて、スレーブマニピュレータに、スレーブマニピュ
レータが有する、所定の処理対象物に対して処理を施す
処理部を制御させる送出ステップとを含むことを特徴と
する。

【００３６】本発明のマスタマニピュレータ、およびマ
スタマニピュレータ制御方法、および第２の記録媒体の
プログラムにおいては、操作部の姿勢が検出され、操作
部の姿勢がスレーブマニピュレータに送出され、操作部
の姿勢と、他のマスタマニピュレータから供給された、
他のマスタマニピュレータが有する操作部の姿勢との統
合結果に基づいて、スレーブマニピュレータに、スレー
ブマニピュレータが有する、所定の処理対象物に対して
処理を施す処理部が制御される。

【００３７】本発明のスレーブマニピュレータは、第１
のマスタマニピュレータから送出された、第１のマスタ
マニピュレータが有する第１の操作部の姿勢と、第２の
マスタマニピュレータから送出された、第２のマスタマ
ニピュレータが有する第２の操作部の姿勢とを取得する
取得手段と、第１の操作部の姿勢と第２の操作部の姿勢
とを統合する統合手段と、統合手段による統合結果に基
づいて、処理部の姿勢を制御する制御手段とを備えるこ
とを特徴とする。

【００３８】本発明のスレーブマニピュレータ制御方法
は、第１のマスタマニピュレータから送出された、第１
のマスタマニピュレータが有する第１の操作部の姿勢
と、第２のマスタマニピュレータから送出された、第２
のマスタマニピュレータが有する第２の操作部の姿勢と
を取得する取得ステップと、第１の操作部の姿勢と第２
の操作部の姿勢とを統合する統合ステップと、統合ステ
ップでの統合結果に基づいて、処理部の姿勢を制御する
制御ステップとを含むことを特徴とする。

【００３９】本発明の第３の記録媒体のプログラムは、
第１のマスタマニピュレータから送出された、第１のマ
スタマニピュレータが有する第１の操作部の姿勢と、第
２のマスタマニピュレータから送出された、第２のマス
タマニピュレータが有する第２の操作部の姿勢とを取得
する取得ステップと、第１の操作部の姿勢と第２の操作
部の姿勢とを統合する統合ステップと、統合ステップで
の統合結果に基づいて、処理部の姿勢を制御する制御ス
テップとを含むことを特徴とする。

【００４０】本発明のスレーブマニピュレータ、スレー
ブマニピュレータ制御方法、および第３の記録媒体のプ
ログラムにおいては、第１のマスタマニピュレータから
送出された、第１のマスタマニピュレータが有する第１
の操作部の姿勢と、第２のマスタマニピュレータから送
出された、第２のマスタマニピュレータが有する第２の
操作部の姿勢とが取得され、第１の操作部の姿勢と第２
の操作部の姿勢とが統合され、統合結果に基づいて、処
理部の姿勢が制御される。

【００４１】

【発明の実施の形態】図３は、本発明を適用した手術用
マニピュレータシステムにおけるスレーブマニピュレー
タ側の外観の構成例を示し、図４は、マスタマニピュレ
ータ側の外観の構成例を示している。なお、図３におい
て、図１における場合と対応する部分については、同一
の符号を付し、図４において、同一の符号を付すととも
に、その数枝に、“−１”を付して表して、適宜、説明
を省略する。

【００４２】スレーブマニピュレータ部３Ｌは、手術台
１に固定された基台２１Ｌに取り付けられた、複数のア
ーム２２Ｌおよび駆動部２３Ｌからなる関節構造を有し
ている。

【００４３】スレーブマニピュレータ部３Ｌの先端に取
り付けられた、把持鉗子、メス、縫合器、または注射器
等の処置具で構成される先端部４Ｌには、外部から受け
る力Ｆ1（大きさおよび方向）やトルク（例えば、先端
部４Ｌの先端に対するトルク）Ｔ1（大きさおよび方
向）を検出するセンサー（図示せず）が取り付けられて
いる。

【００４４】スレーブマニピュレータ部３Ｒは、手術台
１に固定された基台２１Ｒに取り付けられた、複数のア
ーム２２Ｒおよび駆動部２３Ｒからなる関節構造を有し
ている。

【００４５】スレーブマニピュレータ部３Ｒの先端に取
り付けられた、把持鉗子、メス、縫合器、または注射器
等の処置具で構成される先端部４Ｒには、外部から受け
る力Ｆ1やトルクＴ1を検出するセンサー（図示せず）が
取り付けられている。

【００４６】カメラ部５は、スレーブマニピュレータ部
３Ｌの基台２１Ｌのやや下方（患者２の足側）に固定さ
れている基台３１に取り付けられた、複数のアーム３２
および駆動部３３からなる関節構造を有している。な
お、図３において、基台３１、アーム３２、および駆動
部３３の符号は、簡単のため、省略する。

【００４７】図４に示す操作台７―１乃至７−３は、例
えば、手術台１の周辺に設置されている。操作台７−１
には、マスタマニピュレータ部８Ｌ−１，８Ｒ−１が、
操作台７−２には、マスタマニピュレータ部８Ｌ−２，
８Ｒ−２が、そして操作台７−３には、マスタマニピュ
レータ部８Ｌ−３，８Ｒ−３がそれぞれ取り付けられて
いる。

【００４８】なお、以下において、マスタマニピュレー
タ部８Ｌ−１とマスタマニピュレータ部８Ｒ−１を、個
々に区別する必要がない場合、これらをまとめて、マス
タマニピュレータ部８−１と称する。すなわち、操作台
７−１に取り付けられているマスタマニピュレータ部
を、マスタマニピュレータ部８−１と称する。他の場合
についても同様である。

【００４９】また、マスタマニピュレータ部８Ｌ−１、
マスタマニピュレータ部８Ｌ−２、およびマスタマニピ
ュレータ部８Ｌ−３を、個々に区別する必要がない場
合、これらをまとめて、マスタマニピュレータ部８Ｌと
称する。すなわち、操作台７−１乃至７−３の左側（操
作台７を背にした場合の左側）に設定されているマスタ
マニピュレータ部を、マスタマニピュレータ部８Ｌと称
する。

【００５０】また、マスタマニピュレータ部８Ｒ−１、
マスタマニピュレータ部８Ｒ−２、およびマスタマニピ
ュレータ部８Ｒ−３を、個々に区別する必要がない場
合、これらをまとめて、マスタマニピュレータ部８Ｒと
称する。すなわち、操作台７−１乃至７−３の右側（操
作台７を背にした場合の右側）に設定されているマスタ
マニピュレータ部を、マスタマニピュレータ部８Ｒと称
する。

【００５１】さらに、マスタマニピュレータ部８Ｌとマ
スタマニピュレータ部８Ｒを、個々に区別する必要がな
い場合、これらをまとめて、マスタマニピュレータ部８
と称する。すなわち、マスタマニピュレータ部のすべて
を、単に、マスタマニピュレータ部８と称する。

【００５２】マスタマニピュレータ側について、さらに
説明を続ける。

【００５３】マスタマニピュレータ部８Ｌ−１は、操作
台７−１に固定された基台４１Ｌ−１に取り付けられ
た、複数のアーム４２Ｌ−１および駆動部４３Ｌ−１か
らなる関節構造を有している。マスタマニピュレータ部
８Ｒ−１は、操作台７−１に固定された基台４１Ｒ−１
に取り付けられた、複数のアーム４２Ｒ−１および駆動
部４３Ｒ−１からなる関節構造を有している。

【００５４】マスタマニピュレータ部８−１は、図１に
おける場合と同様に、操作者Ａにより、操作される。す
なわち、マスタマニピュレータ部８Ｌ−１の操作部９Ｌ
−１が、操作者Ａの左手で３次元的に移動されるように
して操作され、マスタマニピュレータ部８Ｒ−１の操作
部９Ｒ−１が、操作者Ａの右手で３次元的に移動される
ようにして操作される。

【００５５】操作台７−１の付近には、操作者Ａが、マ
スタマニピュレータ部８−１を操作しながら、そこに表
示される映像を見ることができるように、モニタ１０−
１が設けられている。モニタ１０−１には、カメラ部５
のＣＣＤカメラ６により撮像された映像や、後述する同
期取り画面が表示されるようになされている。モニタ１
０−１に取り付けられているスピーカ３１−１は、例え
ば、後述する同期取り音声を出力する。

【００５６】操作台７−１の付近にはまた、操作者Ａ
が、マスタマニピュレータ部８−１を操作しながら操作
できるように、スイッチ部３２−１が設けられている。
スイッチ部３２−１は、参加スイッチ３３−１と同期開
始スイッチ３４−１により構成されている。参加スイッ
チ３３−１および同期開始スイッチ３４−１については
後述する。

【００５７】マスタマニピュレータ部８Ｌ−２は、操作
台７−２に固定された基台４１Ｌ−２に取り付けられ
た、複数のアーム４２Ｌ−２および駆動部４３Ｌ−２か
らなる関節構造を有している。マスタマニピュレータ部
８Ｒ−２は、操作台７−２に固定された基台４１Ｒ−２
に取り付けられた、複数のアーム４２Ｒ−２および駆動
部４３Ｒ−２からなる関節構造を有している。

【００５８】マスタマニピュレータ部８−２は、操作者
Ｂにより操作される。具体的には、マスタマニピュレー
タ部８Ｌ−２の操作部９Ｌ−２が、操作者Ｂの左手で３
次元的に移動されるようにして操作され、マスタマニピ
ュレータ部８Ｒ−２の操作部９Ｒ−２が、操作者Ｂの右
手で３次元的に移動されるようにして操作される。

【００５９】操作台７−２の付近には、操作者Ｂが、マ
スタマニピュレータ部８−２を操作しながら、そこに表
示される映像を見ることができるように、モニタ１０−
２が設けられている。モニタ１０−２には、カメラ部５
のＣＣＤカメラ６により撮像された映像や、同期取り画
面が表示されるようになされている。モニタ１０−２に
取り付けられているスピーカ３１−２は、例えば、同期
取り音声を出力する。

【００６０】操作台７−２の付近にはまた、操作者Ｂ
が、マスタマニピュレータ部８−２を操作しながら操作
できるように、スイッチ部３２−２が設けられている。
スイッチ部３２−２は、参加スイッチ３３−２と同期開
始スイッチ３４−２により構成されている。

【００６１】マスタマニピュレータ部８Ｌ−３は、操作
台７−３に固定された基台４１Ｌ−３に取り付けられ
た、複数のアーム４２Ｌ−３および駆動部４３Ｌ−３か
らなる関節構造を有している。マスタマニピュレータ部
８Ｒ−３は、操作台７−３に固定された基台４１Ｒ−３
に取り付けられた、複数のアーム４２Ｒ−３および駆動
部４３Ｒ−３からなる関節構造を有している。

【００６２】マスタマニピュレータ部８−３は、操作者
Ｃにより操作される。具体的には、マスタマニピュレー
タ部８Ｌ−３の操作部９Ｌ−３が、操作者Ｃの左手で３
次元的に移動されるようにして操作され、マスタマニピ
ュレータ部８Ｒ−３の操作部９Ｒ−３が、操作者Ｃの右
手で３次元的に移動されるようにして操作される。

【００６３】操作台７−３の付近には、操作者Ｃが、マ
スタマニピュレータ部８−３を操作しながら、そこに表
示される映像を見ることができるように、モニタ１０−
３が設けられている。モニタ１０−３には、カメラ部５
のＣＣＤカメラ６により撮像された映像や、同期取り画
面が表示されるようになされている。モニタ１０−３に
取り付けられているスピーカ３１−３は、例えば、同期
取り音声を出力する。

【００６４】操作台７−３の付近にはまた、操作者Ｃ
が、マスタマニピュレータ部８−３を操作しながら操作
できるように、スイッチ部３２−３が設けられている。
スイッチ部３２−３は、参加スイッチ３３−３と同期開
始スイッチ３４−３により構成されている。

【００６５】ところで、操作者が、マスタマニピュレー
タ部８の操作部９を、所定の状態（例えば、それぞれ所
定の角度の、ロール（roll）回転、ピッチ（pitch）回
転、およびヨー（yaw）回転した状態）で、操作部９の
作用点が所定の位置（座標（ｘ、ｙ、ｚ）で特定される
位置）を経由するように操作しようとしても、実際の操
作と目標とする操作に、ずれが生じる場合がある。

【００６６】なお、ヨー回転とは、図５に示すように、
Ｘ軸およびＹ軸の、Ｚ軸に対する回転であり、その回転
角度は、図中、θｙで示されている。ピッチ回転とは、
Ｚ軸、およびθyだけヨー回転したＸ軸（図中、Ｘ’）
の、ヨー回転したＹ軸（図中、Ｙ’）に対する回転であ
り、その回転角度は、図中、θpで示されている。ロー
ル回転とは、θyだけヨー回転したＹ軸（図中、
Ｙ’）、およびθpだけピッチ回転したＺ軸（図中、
Ｚ’）の、θyだけヨー回転した後さらにθpだけピッチ
回転したＸ軸（図中、ｘ軸）に対する回転であり、その
回転角度は、図中、θrで示されている。

【００６７】例えば、図６（Ａ）に示すような、所定の
位置Ａから、一定のふくらみをもって位置Ｂに至る軌跡
（目標軌跡）を描くように、スレーブマニピュレータ部
３の先端部４を移動させたい場合、操作者Ａ乃至Ｃのそ
れぞれは、目標軌跡に対応した軌跡（スレーブマニピュ
レータ部３およびマスタマニピュレータ部８の大きさ
等、その構造の違いにもよるが、ここでは、簡単のため
に同じ軌跡）を描くように、マスタマニピュレータ部８
―１乃至８−３の操作部９−１乃至９−３を移動させよ
うとするが、実際には、操作者Ａ乃至Ｃのマスタマニピ
ュレータ部８（操作部９）に対する操作技術のレベルに
もよるが、図６（Ｂ）の実線で示すように、図６（Ｂ）
の点線で示される目標軌跡からずれた軌跡（操作軌跡）
を描くように、操作部９を移動させてしまうことがあ
る。

【００６８】しかしながら、通常、操作軌跡と目標軌跡
とのずれは、無作為に発生するため（一定の傾向をもっ
て発生するものではないため）、複数の操作軌跡（操作
者Ａ、操作者Ｂ、および操作者Ｃの操作軌跡（図６
（Ｂ））を平均することにより、目標軌跡により近い軌
跡を得ることができる。

【００６９】そこで、本発明によれば、図４に示すよう
に、複数（この例の場合、３個）のマスタマニピュレー
タ部８―１乃至８−３（マスタマニピュレータ部８Ｌ−
１乃至８Ｌ−３、またはマスタマニピュレータ部８Ｒ−
１乃至８Ｒ−３）に対する操作内容を統合し（例えば、
平均し）、統合した（平均した）操作内容に基づいて、
１個のスレーブマニピュレータ部３（スレーブマニピュ
レータ部３Ｌまたはスレーブマニピュレータ部３Ｒ）を
遠隔操作するようにしたので、例えば、目標軌跡に近い
軌跡（図６（Ｃ））を描くようにスレーブマニピュレー
タ部３の先端部４を移動させることができる。

【００７０】なお、図６（Ａ）中、点線の矢印は、軌跡
の方向を示し、図６（Ｂ）中の点線の矢印は、操作部９
の移動方向を示し、図６（Ｃ）中の点線は、先端部４の
移動方向を示している。

【００７１】図７は、手術用マニピュレータシステムの
内部の構成例を示している。

【００７２】スレーブマニピュレータ部３を制御するス
レーブマニピュレータ制御装置５１およびカメラ部５を
制御するカメラ制御装置５２のそれぞれが、ネットワー
ク６１に接続されている。

【００７３】ネットワーク６１にはまた、マスタマニピ
ュレータ部８−１を制御するマスタマニピュレータ制御
装置５３−１、マスタマニピュレータ部８−２を制御す
るマスタマニピュレータ制御装置５３−２、およびマス
タマニピュレータ部８−３を制御するマスタマニピュレ
ータ制御装置５３−３が接続されている。

【００７４】ネットワーク６１にはさらに、モニタ１０
−１、スピーカ３１−１、およびスイッチ部３２−１を
制御する入出力制御装置５４−１、モニタ１０−２、ス
ピーカ３１−２、およびスイッチ部３２−２を制御する
入出力制御装置５４−２、並びにモニタ１０−３、スピ
ーカ３１−３、およびスイッチ部３２−３を制御する入
出力制御装置５４−３が接続されている。

【００７５】スレーブマニピュレータ制御装置５１は、
例えば、マスタマニピュレータ制御装置５３−１乃至５
３−３のそれぞれによりネットワーク６１に送出され
た、マスタマニピュレータ部８−１乃至８−３の操作部
９−１乃至９−３の姿勢パラメータを取得し、その姿勢
パラメータに基づいて、スレーブマニピュレータ部３の
先端部４の姿勢パラメータを決定する。

【００７６】スレーブマニピュレータ部３の先端部４の
姿勢パラメータは、先端部４（作用点）の位置を示す座
標である、Ｘ軸の値、Ｙ軸の値、およびＺ軸の値の３個
のパラメータと、先端部４の状態を特定するθy、θp、
およびθrの３個のパラメータの合計６個のパラメータ
から構成されている。なお、先端部４の位置は、先端部
４が移動可能な空間上の所定の位置（例えば、基台２１
と手術台１との接面の中心位置）を基準とするもので
る。また先端部４の状態は、例えば、先端部４上に定義
した直交座標系のＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸と先端部４が
移動可能な空間上に定義した直交座標系のＸ軸、Ｙ軸、
およびＺ軸の方向が一致する場合の状態を基準とするも
のである。

【００７７】マスタマニピュレータ部８の操作部９の姿
勢パラメータは、操作部９（作用点）の位置を示す座標
である、Ｘ軸の値、Ｙ軸の値、およびＺ軸の値の３個の
パラメータと、操作部９の状態を特定するθy、θp、お
よびθrの３個のパラメータの合計６個のパラメータか
ら構成されている。なお、操作部９の位置は、操作部９
が移動可能な空間上の所定の位置（例えば、基台４１と
操作台７の接面の中心位置）を基準とするものである。
また操作部９の状態は、例えば、操作部９上に定義した
直交座標系のＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸と操作部９が移動
可能な空間上に定義した直交座標系のＸ軸、Ｙ軸、およ
びＺ軸の方向が一致する場合の状態を基準とするもので
ある。

【００７８】スレーブマニピュレータ制御装置５１は、
スレーブマニピュレータ部３の操作部４の位置および状
態（以下、個々に区別する必要がない場合、単に、姿勢
と称する）が、算出した姿勢パラメータに対応する姿勢
をとるように、スレーブマニピュレータ部３を制御す
る。スレーブマニピュレータ制御装置５１はまた、算出
した姿勢パラメータ（操作部４の姿勢の姿勢パラメー
タ）を、ネットワーク６１上に送出する。

【００７９】スレーブマニピュレータ装置５１はまた、
スレーブマニピュレータ部３の先端部４により検出され
た、先端部４が外部（患者１の腹腔内）から受けた力Ｆ
1やトルクＴ1を、ネットワーク６１上に送出する。

【００８０】図８は、スレーブマニピュレータ制御装置
５１の構成例を示している。

【００８１】制御部７１は、通信部７４を介して受信し
た、マスタマニピュレータ制御装置５３―１乃至５３−
３のそれぞれによりネットワーク６１上に送出された、
マスタマニピュレータ部８−１乃至８−３の操作部９−
１乃至９−３の姿勢パラメータに基づいて、スレーブマ
ニピュレータ部３の先端部４の姿勢パラメータを算出
し、姿勢遷移機構部７２に供給するとともに、通信部７
４を介して、ネットワーク６１に送出する。

【００８２】制御部７１はまた、制御機構部７３から供
給される、スレーブマニピュレータ部３の先端部４によ
り検出された、先端部４が外部から受けた力Ｆ1やトル
クＴ1を、通信部７４を介して、ネットワーク６１上に
送出する。

【００８３】姿勢遷移機構部７２は、スレーブマニピュ
レータ部３の先端部４の姿勢を、現在の姿勢から、制御
部７１から供給された姿勢パラメータに対応する姿勢に
遷移させるための姿勢遷移情報を生成し、これを制御機
構部７３に送出する。

【００８４】制御機構部７３は、姿勢遷移機構部７２か
らの姿勢遷移情報に従って、制御信号を生成し、これ
を、スレーブマニピュレータ部３の駆動部２３に供給す
る。駆動部２３は、供給された制御信号に従って、アー
ム２２を駆動する。これにより、先端部４は、制御部７
１により算出された姿勢パラメータに対応する姿勢をと
ることができる。

【００８５】制御機構部７３はまた、スレーブマニピュ
レータ部３の先端部４により検出された、先端部４が外
部から受けた力Ｆ1やトルクＴ1を取得し、制御部７１に
供給する。

【００８６】図７に戻り、カメラ制御装置５２は、カメ
ラ部５のＣＣＤカメラ６による撮像により得られた画像
データを、ネットワーク６１を介して入出力制御装置５
４−１乃至５４−３に送出する。

【００８７】マスタマニピュレータ制御装置５３−１
は、マスタマニピュレータ部８−１の操作部９−１の姿
勢パラメータを検出し、ネットワーク６１上に送出す
る。

【００８８】マスタマニピュレータ制御装置５３−１
は、スレーブマニピュレータ制御装置５１によりネット
ワーク６１上に送出された、スレーブマニピュレータ部
３の先端部４の姿勢パラメータを、マスタマニピュレー
タ部８−１の操作部９―１の姿勢パラメータとの差を算
出するための基準の姿勢パラメータ（以下、基準姿勢パ
ラメータと称する）として取得し、また先端部４が受け
た力Ｆ1やトルクＴ1を取得する。

【００８９】マスタマニピュレータ制御装置５３−１
は、検出したマスタマニピュレータ部８−１の操作部９
−１の姿勢パラメータと、取得した基準姿勢パラメータ
との差を算出するとともに、算出した差と、取得した力
Ｆ1およびＴ1に基づいて、操作者Ａに知覚させる力Ｆo
やトルクＴoを算出する。

【００９０】マスタマニピュレータ制御装置５３−１
は、マスタマニピュレータ部８―１の操作部９―１を操
作する操作者Ａが、算出した力ＦoとトルクＴoを知覚す
るように、マスタマニピュレータ部８―１を制御する。

【００９１】図９は、マスタマニピュレータ制御装置５
３−１の構成例を示している。

【００９２】制御部８１−１は、制御機構部８３−１か
ら、マスタマニピュレータ部８−１の操作部９−１の姿
勢パラメータの供給を受けるとともに、それを、通信部
８４−１を介して、ネットワーク６１上に送出する。

【００９３】制御部８１−１はまた、通信部８４−１を
介して取得した、スレーブマニピュレータ制御装置５１
によりネットワーク６１上に送出された姿勢パラメータ
（スレーブマニピュレータ部３の先端部４の姿勢パラメ
ータ）および力Ｆ1とトルクＴ1（先端部４が外部から受
けた力とトルク）に基づいて、力ＦoとトルクＴoを算出
し、制御機構部８３−１に供給する。

【００９４】制御機構部８３−１は、制御部８１−１か
ら供給された力Ｆ₀とトルクＴ₀に従って、制御信号を生
成し、これを、マスタマニピュレータ部８−１の駆動部
４３−１に送出する。駆動部４３−１は、制御信号に従
ってアーム４２−１を駆動する。これにより、マスタマ
ニピュレータ部８−１の操作部９−１は、制御部８１−
１により算出された力Ｆ₀とトルクＴ₀を呈示することが
できる。

【００９５】制御機構部８３−１はまた、マスタマニピ
ュレータ部８−１の操作部９−１の姿勢パラメータを検
出し、制御部８１−１に供給する。

【００９６】図１０，１１は、マスタマニピュレータ制
御装置５３−２，５３−３の構成例を示すが、それら
は、マスタマニピュレータ制御装置５３−１と同様の構
成を有しているので、その説明は省略する。

【００９７】図７に再度戻り、入出力制御装置５４−１
は、カメラ制御装置５２からネットワーク６１を介して
供給された画像データまたはマスタマニピュレータ制御
装置５３−１から供給された画像データに対応する画像
を、モニタ１０−１に供給して表示させる。入出力制御
装置５４−１はまた、マスタマニピュレータ制御装置５
３−１から供給された音声データを、スピーカ３１−１
に供給して出力させる。

【００９８】入出力制御装置５４−１はまた、スイッチ
部３２−１の参加スイッチ３３−１や同期開始スイッチ
３４−１が操作されたとき、その旨を、マスタマニピュ
レータ制御装置５３−１乃至５３−３に通知する。

【００９９】入出力制御装置５４−２，５４−３は、入
出力制御装置５４−１と、同様の構成を有しているの
で、その説明は省略する。

【０１００】次に、スレーブマニピュレータ制御装置５
１の動作を、図１２のフローチャートを参照して説明す
る。

【０１０１】ステップＳ１において、スレーブマニピュ
レータ制御装置５１は、スレーブマニピュレータ部３の
遠隔操作のための準備処理を開始する。ここでの処理の
詳細は、図１３のフローチャートに示されている。

【０１０２】ステップＳ１１において、スレーブマニピ
ュレータ制御装置５１の制御部７１は、通信部７４を介
して、後述する図１５のステップＳ３２で、マスタマニ
ピュレータ制御装置５３−１乃至５３−３により送出さ
れた、スレーブマニピュレータ部３の先端部４の姿勢パ
ラメータの提供を要求する信号を受信する。

【０１０３】ステップＳ１２において、スレーブマニピ
ュレータ部３の先端部４の姿勢パラメータが、ネットワ
ーク６１上に送出される。

【０１０４】具体的には、スレーブマニピュレータ制御
装置５１の制御機構部７３は、スレーブマニピュレータ
部３の先端部４の姿勢パラメータを検出し、制御部７１
に供給する。制御部７１は、制御機構部７３からの姿勢
パラメータを、通信部７４を介して、ネットワーク６１
上に送出する。

【０１０５】その後、処理は終了し、図１２のステップ
Ｓ２に進む。

【０１０６】ステップＳ２において、スレーブマニピュ
レータ制御装置５１の制御部７１は、通信部７４を介し
て、後述する図１４のステップＳ２２で、マスタマニピ
ュレータ制御装置５３−１乃至５３−３によりネットワ
ーク６１上に送信された、マスタマニピュレータ部８−
１乃至８−３の操作部９−１乃至９−３の姿勢パラメー
タを取得する。

【０１０７】ステップＳ３において、制御部７１は、ス
テップＳ２で取得した、マスタマニピュレータ部８−１
乃至８−３の操作部９−１乃至９−３の姿勢パラメータ
を、それぞれ１／３の重み付け値で、重み付け加算す
る。

【０１０８】すなわち、例えば、操作部９−１乃至９−
３（作用点）の位置を示すそれぞれの座標の平均が算出
される。

【０１０９】ステップＳ４において、制御部７１は、ス
テップＳ３での重み付け加算の結果としての姿勢パラメ
ータを、通信部７４を介してネットワーク６１上に送出
する。

【０１１０】次に、ステップＳ５において、先端部４
が、ステップＳ３での重み付け加算の結果としての姿勢
パラメータに対応する姿勢をとるように、スレーブマニ
ピュレータ部３が制御される。

【０１１１】具体的には、スレーブマニピュレータ制御
装置５１の制御部７１は、ステップＳ３での重み付け加
算の結果としての姿勢パラメータを、姿勢遷移機構部７
２に供給する。姿勢遷移機構部７２は、スレーブマニピ
ュレータ部３の先端部４の姿勢を、現在の姿勢から、制
御部７１から供給された姿勢パラメータに対応する姿勢
に遷移させるための姿勢遷移情報を生成し、制御機構部
７３に供給する。

【０１１２】制御機構部７３は、姿勢遷移機構部７２か
らの姿勢遷移情報に従って制御信号を生成し、これを、
スレーブマニピュレータ部３の駆動部２３に送出する。
駆動部２３は、制御信号に従って、アーム２２を駆動す
る。先端部４は姿勢を変化させ、ステップＳ３での重み
付け加算の結果としての姿勢パラメータに対応する姿勢
をとる。

【０１１３】ステップＳ６において、ステップＳ５での
制御で、スレーブマニピュレータ部３の先端部４が姿勢
を変化させることで、先端部４が外部（患者２の腹腔
内）から受けた力Ｆ1とトルクＴ1が、ネットワーク６１
上に送出される。

【０１１４】具体的には、スレーブマニピュレータ制御
装置５１の制御機構部７３は、スレーブマニピュレータ
部３の先端部４により、このとき検出された、先端部４
が受けた力Ｆ1とトルクＴ1を取得し、制御部７１に供給
する。制御部７１は、供給された力Ｆ1とトルクＴ1を、
通信部７４を制御して、ネットワーク６１上に送出させ
る。

【０１１５】その後、ステップＳ２に戻り、それ以降の
処理が実行される。

【０１１６】なお、以上において、ステップＳ３では、
ステップＳ２で取得された、マスタマニピュレータ部８
−１乃至８−３の操作部９−１乃至９−３のそれぞれの
姿勢パラメータが、１／３の重み付け値で重み付け加算
されたが、すなわち、平均が算出されたが、例えば、熟
練した操作者により操作されるマスタマニピュレータ部
８の操作部９の姿勢パラメータの重み付け値を大きく
し、未熟な操作者により操作された操作部９の姿勢パラ
メータの重み付け値を小さくするようにすることもでき
る。

【０１１７】次に、マスタマニピュレータ制御装置５３
−１乃至５３―３の動作を、図１４のフローチャートを
参照して説明する。

【０１１８】ステップＳ２１において、マスタマニピュ
レータ制御装置５３−１乃至５３−３は、スレーブマニ
ピュレータ部３の遠隔操作のための準備処理を開始す
る。ここでの処理の詳細は、図１５のフローチャートに
示されている。

【０１１９】ステップＳ３１において、マスタマニピュ
レータ制御装置５３−１乃至５３−３のそれぞれは、入
出力制御装置５４−１乃至５４−３から、スイッチ部３
２−１乃至３２−３の参加スイッチ３３−１乃至３３−
３が操作された旨の通知を受ける。

【０１２０】この例の場合、操作者Ａが、参加スイッチ
３３−１を、操作者Ｂが、参加スイッチ３３―２を、そ
して操作者Ｃが、参加スイッチ３３−３を、それぞれ操
作するので、入出力制御装置５４−１は、参加スイッチ
３３−１が操作された旨をマスタマニピュレータ制御装
置５３−１に、入出力制御装置５４−２は、参加スイッ
チ３３−２が操作された旨をマスタマニピュレータ制御
装置５３−２に、そして入出力制御装置５４−３は、参
加スイッチ３３−３が操作された旨をマスタマニピュレ
ータ制御装置５３−３に、それぞれ通知する。

【０１２１】次に、ステップＳ３２において、マスタマ
ニピュレータ制御装置５３―１乃至５３−３の制御部８
１−１乃至８１−３のそれぞれは、通信部８４−１乃至
８４−３を介して、スレーブマニピュレータ部３の先端
部４の姿勢パラメータの提供を要求する信号を、スレー
ブマニピュレータ制御装置５１に送信する。スレーブマ
ニピュレータ制御装置５１は、それを受信する（図１３
のステップＳ１１）。

【０１２２】ステップＳ３３において、マスタマニピュ
レータ制御装置５３―１乃至５３−３の制御部８１−１
乃至８１−３のそれぞれは、通信部８４−１乃至８４−
３を介して、図１３のステップＳ１２で、スレーブマニ
ピュレータ制御装置５１によりネットワーク６１上に送
出された、スレーブマニピュレータ部３の先端部４の姿
勢パラメータを取得する。

【０１２３】ステップＳ３４において、マスタマニピュ
レータ部８−１乃至８−３の操作部９−１乃至９−３の
姿勢を、ステップＳ３３で取得された姿勢パラメータ
（スレーブマニピュレータ部３の先端部４の姿勢パラメ
ータ）に対応する姿勢にするための処理が行われる。

【０１２４】具体的には、マスタマニピュレータ制御装
置５３―１乃至５３−３の制御部８１−１乃至８１−３
のそれぞれは、ステップＳ３３で取得した姿勢パラメー
タを、マスタマニピュレータ部８の空間に対応する姿勢
パラメータに変換し、姿勢遷移機構部８２−１乃至８２
―３に供給する。姿勢遷移機構部８２−１乃至８２−３
は、マスタマニピュレータ部８−１乃至８−３の操作部
９−１乃至９−３の姿勢を、現在の姿勢から、制御部８
１−１乃至８１−３から供給された姿勢パラメータに対
応する姿勢に遷移させるための姿勢遷移情報を生成し、
制御機構部８３−１乃至８３−３に供給する。

【０１２５】制御機構部８３−１乃至８３−３は、姿勢
遷移機構部８２−１乃至８２―３からの姿勢遷移情報に
従って制御信号を生成し、これを、マスタマニピュレー
タ部８−１乃至８−３の駆動部４３−１乃至４３−３に
送出する。駆動部４３―１乃至４３−３は、制御信号に
従って、アーム４２―１乃至４２−３を駆動する。これ
により、操作部９−１乃至９−３は、姿勢を変化させ、
ステップＳ３３で取得された、スレーブマニピュレータ
部３の先端部４の姿勢パラメータに対応する姿勢をと
る。

【０１２６】次に、ステップＳ３５において、マスタマ
ニピュレータ制御装置５３−１乃至５３−３は、入出力
制御装置５４から、スイッチ部３２の同期開始スイッチ
３４が操作された旨の通知を受ける。

【０１２７】この例の場合、操作者Ａが、スイッチ部３
２−１の同期開始スイッチ３４−１を操作するので、入
出力制御装置５４−１が、同期開始スイッチ３４―１が
操作された旨を、マスタマニピュレータ制御装置５３−
１乃至５３−３のそれぞれに通知し、マスタマニピュレ
ータ制御装置５３−１乃至５３−３は、その通知を受け
る。

【０１２８】このように、同期スイッチ３４―１が操作
された旨が、マスタマニピュレータ制御装置５３−１乃
至５３−３のそれぞれに通知されると、ステップＳ３６
において、例えば、同期取り画面が、モニタ１０−１乃
至１０−３のそれぞれに表示される。

【０１２９】この例の場合、図１６（Ａ）乃至（Ｄ）に
示すように、そこに表示される数値が、値３から値０
に、１秒ごとに切り替わるカウント部Ａ、または図１７
（Ａ）乃至（Ｄ）に示すように、レベル（図１７中、影
が付されている部分）が、最大の状態（図１７（Ａ））
から１秒ごとに減少し、３秒後に最小の状態（図１７
（Ｄ））になるカウント部Ｂを含む画面が、同期して、
モニタ１０−１乃至１０−３に表示される。

【０１３０】また、同期取り画面を、モニタ１０に表示
させる代わりに、例えば、短音が３回だけ鳴った後、長
音が１回だけ鳴る音声（同期取り音声）を、同期させ
て、スピーカ３１から出力させることもできる。

【０１３１】すなわち、操作者Ａ乃至Ｃは、モニタ１０
−１乃至１０−３に、同期取り画面としての、図１６
（Ｄ）または図１７（Ｄ）が表示されるタイミングで、
またはスピーカ３１−１乃至３１−３から、同期取り音
声としての、長音が出力されたタイミングで、マスタマ
ニピュレータ部８−１乃至８−３の操作部９−１乃至９
−３の操作を開始する。

【０１３２】以上で準備処理は終了し、マスタマニピュ
レータ制御装置５３−１乃至５３−３の処理は、図１４
のステップＳ２２に進む。

【０１３３】ステップＳ２２において、マスタマニピュ
レータ部８−１乃至８−３の操作部９−１乃至９−３の
姿勢パラメータが、ネットワーク６１上に送出される。

【０１３４】具体的には、マスタマニピュレータ制御装
置５３−１乃至５３−３の制御機構部８３−１乃至８３
−３のそれぞれは、マスタマニピュレータ部８―１乃至
８−３の操作部９−１乃至９−３の姿勢パラメータを取
得し、制御部８１−１乃至８１−３に供給する。

【０１３５】制御部８１−１乃至８１−３のそれぞれ
は、通信部８４―１乃至８４−３を制御して、制御機構
部８３−１乃至８３−３から供給された姿勢パラメータ
を、ネットワーク６１上に送出させる。

【０１３６】このように、ネットワーク６１上に送出さ
れた、操作部９−１乃至９−３の姿勢パラメータは、ス
レーブマニピュレータ制御装置５１により取得される
（図１２のステップＳ２）。

【０１３７】次に、ステップＳ２３において、マスタマ
ニピュレータ制御装置５３−１乃至５３−３の制御部８
１−１乃至８１−３のそれぞれは、通信部８４−１乃至
８４−３を介して、図１２のステップＳ４で、スレーブ
マニピュレータ制御装置５１によりネットワーク６１上
に送出された、ステップＳ２２で送出された姿勢パラメ
ータ（マスタマニピュレータ部８−１乃至８−３の操作
部９−１乃至９−３の姿勢パラメータ）が重み付け加算
された結果（スレーブマニピュレータ部３の操作部４の
姿勢パラメータ）を、基準姿勢パラメータとして取得す
る。

【０１３８】制御部８１−１乃至８１−３のそれぞれは
また、ステップＳ２４において、通信部８４−１乃至８
４−３を介して、図１２のステップＳ６で、スレーブマ
ニピュレータ制御装置５１によりネットワーク６１上に
送出された、スレーブマニピュレータ部３の先端部４が
外部から受けた力Ｆ1とトルクＴ1を取得する。

【０１３９】次に、ステップＳ２５において、マスタマ
ニピュレータ制御装置５３−１乃至５３−３の制御部８
１−１乃至８１−３のそれぞれは、ステップＳ２２で取
得した操作部９−１乃至９−３の姿勢パラメータと、ス
テップＳ２３で取得した基準姿勢パラメータの差を算出
する。

【０１４０】ステップＳ２６において、マスタマニピュ
レータ制御装置５３−１乃至５３−３の制御部８１−１
乃至８１−３は、ステップＳ２５で算出した差（ずれ）
の大きさに比例した大きさで、ずれの方向とは逆方向の
力Ｆ2とトルクＴ2を算出する。

【０１４１】次に、ステップＳ２７において、制御部８
１−１乃至８１−３は、ステップＳ２６で算出した力Ｆ
2とトルクＴ2のそれぞれに、ステップＳ２４で取得した
力Ｆ1およびトルクＴ1に比例する力とトルクを加算し、
操作部９−１乃至９−３を保持する操作者Ａ乃至Ｃに知
覚させる力ＦoおよびトルクＴoを算出する。すなわち、
式（１）に従って、力ＦoおよびトルクＴoが算出され
る。 Ｆo＝Ｆ2＋αＦ1 Ｔo＝Ｔ2＋βＴ1 …（１）

【０１４２】なお、例えば、マスタマニピュレータ部８
の操作部９を動かすのに、スレーブマニピュレータ部３
の先端部４を動かす場合に比べ、より大きな力が必要な
とき（いわゆる重いとき）、αおよびβは、１より大き
い値となり、また、操作部９を動かすのに、先端部４を
動かす場合に比べ、小さな力でよい場合（いわゆる軽い
とき）、αおよびβは、１より小さい値となる。また、
同じ力でそれらを動かすことができる場合、αおよびβ
は、１となる。

【０１４３】次に、ステップＳ２８において、マスタマ
ニピュレータ部８−１乃至８−３の操作部９−１乃至９
−３を操作する操作者Ａ乃至Ｃのそれぞれに、ステップ
Ｓ２７で算出された力ＦoとトルクＴoを知覚させるよう
に、マスタマニピュレータ部８−１乃至８−３が制御さ
れる。

【０１４４】このように、操作者Ａ乃至Ｃに知覚させる
力ＦoおよびトルクＴoを、ステップＳ２５で算出された
ずれの大きさに比例した大きさで、ずれの方向とは逆方
向の力Ｆ2とトルクＴ2と、スレーブマニピュレータ部３
の先端部４が受けたに力Ｆ1とトルクＴ1に比例する力と
トルクとが加算されたものとしたので、操作者Ａ乃至Ｃ
に、操作部９−１乃至９−３の姿勢パラメータと、基準
姿勢パラメータのずれ、および処理対象物（患者２の腹
部内部）から、スレーブマニピュレータ部３の先端部４
が受ける反力を意識させることができる。なお、操作者
に、力Ｆ2とトルクＴ2のみ、または力Ｆ1またはトルク
Ｔ1に比例する力とトルクのみを知覚させるようにする
こともできる。また力のみ、またはトルクのみを知覚さ
せるようにすることもできる。

【０１４５】その後、ステップＳ２２に戻り、それ以降
の処理が実行される。

【０１４６】なお、以上においては、スレーブマニピュ
レータ制御装置５１の動作と、マスタマニピュレータ制
御装置５３−１乃至５３―３の動作を、それぞれ別個の
フローチャート（図１２および図１４）で説明したが、
それらの動作を、同じ時間軸上に表すと、図１８に示す
ようになる。

【０１４７】例えば、マスタマニピュレータ制御装置５
３−１乃至５３−３が、ステップＳ２２で、マスタマニ
ピュレータ部８−１乃至８−３の操作部９−１乃至９−
３の姿勢パラメータを、ネットワーク６１上に送出する
と、スレーブマニピュレータ制御装置５１は、ステップ
Ｓ２で、それらの姿勢パラメータを取得する。なお、図
中、ステップＳ４，６，２２のブロックに付された右向
きの矢印は、そのステップの処理により、何らかのデー
タが、ネットワーク６１上に送出されていることを意味
している。

【０１４８】図１９は、本発明を適用した手術用マニピ
ュレータシステムにおけるマスタマニピュレータ側の他
の外観の構成例を示している。このマスタマニピュレー
タ側には、図４に示すマスタマニピュレータ側に、操作
台１０１、先端に操作部１０３が取り付けられているマ
スタマニピュレータ部１０２、モニタ１０４、スピーカ
１０５、参加スイッチ１０７および同期開始スイッチ１
０８からなるスイッチ部１０６がさらに設けられてい
る。他の部分は、図４の場合と同様である。

【０１４９】マスタマニピュレータ部１０２Ｌは、操作
台１０１に固定された基台１１１Ｌに取り付けられた、
複数のアーム１１２Ｌおよび駆動部１１３Ｌからなる関
節構造を有している。マスタマニピュレータ部１０２Ｒ
は、操作台１０１に固定された基台１１１Ｒに取り付け
られた、複数のアーム１１２Ｒおよび駆動部１１３Ｒか
らなる関節構造を有している。

【０１５０】マスタマニピュレータ部１０２は、操作者
Ｄにより操作される。具体的には、マスタマニピュレー
タ部１０２Ｌの操作部１０３Ｌが、操作者Ｄの左手で３
次元的に移動されるようにして操作され、マスタマニピ
ュレータ部１０２Ｒの操作部１０３Ｒが、操作者Ｄの右
手で３次元的に移動されるようにして操作される。

【０１５１】モニタ１０４には、カメラ部５のＣＣＤカ
メラ６（図３）により撮像された映像が表示されるよう
になされている。

【０１５２】図２０は、この手術用マニピュレータシス
テムの内部の構成例を示している。このシステムには、
図７のシステムに、マスタマニピュレータ部１０２を制
御するマスタマニピュレータ制御装置１２１、並びにモ
ニタ１０４、スピーカ１０５、およびスイッチ部１０６
を制御する入出力制御装置１２２が、ネットワーク６１
にさらに接続されている。

【０１５３】スレーブマニピュレータ制御装置５１は、
この例の場合、マスタマニピュレータ制御装置５３−１
乃至５３−３によりネットワーク６１に送出された、マ
スタマニピュレータ部８−１乃至８−３の操作部９−１
乃至９−３の姿勢パラメータ並びにマスタマニピュレー
タ制御装置１２１によりネットワーク６１に送出され
た、マスタマニピュレータ部１０２の操作部１０３の姿
勢パラメータ（後述する、相対姿勢パラメータ）を取得
し、取得したこれらの姿勢パラメータに基づいて、スレ
ーブマニピュレータ部３の先端部４の姿勢パラメータを
算出する。

【０１５４】スレーブマニピュレータ制御装置５１は、
スレーブマニピュレータ部３の先端部４が、算出した姿
勢パラメータに対応する姿勢をとるように、スレーブマ
ニピュレータ部３を制御する。

【０１５５】スレーブマニピュレータ装置５１はまた、
スレーブマニピュレータ部３の先端部４により検出され
た、先端部４が外部から受けた力Ｆ1やトルクＴ1を、ネ
ットワーク６１上に送出する。

【０１５６】マスタマニピュレータ制御装置５３−１
は、この例の場合、マスタマニピュレータ部８−１の操
作部９−１の姿勢パラメータを検出し、ネットワーク６
１上に送出する。

【０１５７】マスタマニピュレータ制御装置５３−１
は、マスタマニピュレータ制御装置５３−２，５３−３
によりネットワーク６１上に送出された、マスタマニピ
ュレータ部８−２，８−３の操作部９−２，９−３の姿
勢パラメータを取得するとともに、それらの姿勢パラメ
ータおよび操作部９−１の姿勢パラメータの平均を、基
準姿勢パラメータとして算出する。さらに、マスタマニ
ピュレータ制御装置５３−１は、基準姿勢パラメータ
と、操作部９−１の姿勢パラメータとの差（ずれ）を算
出する。

【０１５８】マスタマニピュレータ制御装置５３−１
は、スレーブマニピュレータ制御装置５１によりネット
ワーク６１上に送出された力Ｆ1やトルクＴ1を取得す
る。マスタマニピュレータ制御装置５３−１は、取得し
た力Ｆ1とトルクＴ1、並びに算出した差（ずれ）に基づ
いて、操作者Ａに知覚させる力ＦoやトルクＴoを算出す
る。

【０１５９】マスタマニピュレータ制御装置５３−１
は、操作者Ａが力ＦoやトルクＴoを知覚するように、マ
スタマニピュレータ部８―１を制御する。

【０１６０】マスタマニピュレータ制御装置５３−２乃
至５３−３は、マスタマニピュレータ制御装置５３−１
と同様の機能を有するので、その説明は省略する。

【０１６１】なお、図４の例の場合も、基準姿勢パラメ
ータは、マスタマニピュレータ部８―１乃至８−３の操
作部９−１乃至９−３の姿勢パラメータの平均であった
が、スレーブマニピュレータ部３の先端部４は、この基
準姿勢パラメータに対応する姿勢をとるようになされる
ので、図４の例の場合、基準姿勢パラメータは、先端部
４の姿勢パラメータであるともいうことができた。

【０１６２】これに対して、図１９の例では、スレーブ
マニピュレータ部３の先端部４の姿勢は、マスタマニピ
ュレータ部８−１乃至８−３の操作部９−１乃至９−３
の姿勢パラメータの他、マスタマニピュレータ部１０２
の操作部１０３の姿勢パラメータに基づいて決定される
ので、図１９の例の場合、基準姿勢パラメータと、先端
部４の姿勢パラメータとは異なる。

【０１６３】マスタマニピュレータ制御装置１２１は、
マスタマニピュレータ部１０２の操作部１０３の姿勢パ
ラメータを取得するとともに、所定の姿勢（以下、操作
開始時の姿勢）の姿勢パラメータ（以下、操作開始姿勢
パラメータと称する）との差を算出する。すなわち、操
作部１０３の姿勢パラメータと、操作開始姿勢パラメー
タとの差は、マスタマニピュレータ部１０２の操作部１
０３の、操作開始時の姿勢に対する相対的な姿勢であ
り、その相対的な姿勢の姿勢パラメータを、以下におい
て、適宜、相対姿勢パラメータと称する。

【０１６４】なお、操作開始時の姿勢において操作部１
０３は、例えば、操作者Ｄが操作部１０３を無理なく保
持することができる場所、例えば、マスタマニピュレー
タ部１０２を操作するために、モニタ１０４と操作台１
０１の間に立っている操作者Ｄの胸の高さで、操作者Ｄ
のやや前方の場所に位置するようになされている。

【０１６５】マスタマニピュレータ制御装置１２１は、
算出した、マスタマニピュレータ部１０２の操作部１０
３の姿勢パラメータと、操作開始姿勢パラメータとの差
を、相対姿勢パラメータとして、ネットワーク６１に送
出する。

【０１６６】マスタマニピュレータ制御装置１２１はま
た、スレーブマニピュレータ制御装置５１によりネット
ワーク６１上に送出された力Ｆ1とトルクＴ1を取得し、
取得した力Ｆ1とトルクＴ1、並びに算出した、操作部１
０３の姿勢パラメータと操作開始姿勢パラメータとの差
に基づいて、操作者Ｄに知覚させる力Ｆoおよびトルク
Ｔoを算出する。

【０１６７】マスタマニピュレータ制御装置１２１は、
操作者Ｄが力ＦoとトルクＴoを知覚するように、マスタ
マニピュレータ部１０２を制御する。

【０１６８】図２１は、マスタマニピュレータ制御装置
１２１の構成例を示す。

【０１６９】制御部１３１は、制御機構部１３３から供
給された、マスタマニピュレータ部１０２の操作部１０
３の姿勢パラメータと、内蔵する記憶部（図示せず）に
記憶されている操作開始姿勢パラメータとの差を算出す
るとともに、その算出結果を操作部１０３の相対姿勢パ
ラメータとして、通信部１３４を介して出力する。

【０１７０】制御部１３１はまた、通信部１３４を介し
て、スレーブマニピュレータ制御装置５１によりネット
ワーク６１上に送出された力Ｆ1およびトルクＴ1を取得
するとともに、取得した力Ｆ1とトルクＴ1、並びに算出
した、マスタマニピュレータ部１０２の操作部１０３の
姿勢パラメータと操作開始姿勢パラメータとの差に基づ
いて、力ＦoおよびトルクＴoを算出し、制御機構部１３
３に供給する。

【０１７１】制御機構部１３３は、制御部１３１から供
給された力Ｆ₀とトルクＴ₀に従って、制御信号を生成
し、これを、マスタマニピュレータ部１０２の駆動部１
１３に送出する。駆動部１１３は、制御信号に従ってア
ーム１１２を駆動する。これにより、マスタマニピュレ
ータ部１０２の操作部１０３は、制御部１３１により算
出された力Ｆ₀とトルクＴ₀を呈示することができる。

【０１７２】制御機構部１３３はまた、マスタマニピュ
レータ部１０２の操作部１０３の姿勢パラメータを検出
し、制御部１３１に、適宜供給する。

【０１７３】図２０に戻り、入出力制御装置１２２は、
カメラ制御装置５２からネットワーク６１を介して供給
された画像データに対応する画像を、モニタ１０４に供
給して表示させる。

【０１７４】入出力制御装置１２２はまた、スイッチ部
１０６の参加スイッチ１０７や同期開始スイッチ１０８
が操作されたとき、その旨を、マスタマニピュレータ制
御装置１２１に通知する。

【０１７５】次に、スレーブマニピュレータ制御装置５
１の動作を、図２２のフローチャートを参照して、マス
タマニピュレータ制御装置５３−１乃至５３−３の動作
を、図２３のフローチャートを参照して、そしてマスタ
マニピュレータ制御装置１２１の動作を、図２４，２５
のフローチャートを参照して、それぞれ説明するが、は
じめに、それらの動作の概略を説明し、その後、操作者
Ａ乃至Ｄのマスタマニピュレータ部８―１乃至８−３，
１０２の操作方法について、具体例に基づいて説明す
る。

【０１７６】スレーブマニピュレータ制御装置５１の動
作を、図２２のフローチャートを参照して説明する。

【０１７７】ステップＳ６１において、スレーブマニピ
ュレータ制御装置５１は、スレーブマニピュレータ部３
の遠隔制御のための準備処理を開始する。ここでの処理
は、図１２のステップＳ１における場合と同様にして行
われるので、その詳細な説明は省略する。

【０１７８】ステップＳ６２において、スレーブマニピ
ュレータ制御装置５１の制御部７１は、通信部７４を介
して、後述する図２３のステップＳ７２で、マスタマニ
ピュレータ制御装置５３−１乃至５３−３によりネット
ワーク６１上に送信された、マスタマニピュレータ部８
−１乃至８−３の操作部９−１乃至９−３の姿勢パラメ
ータ、および図２４のステップＳ９４で、マスタマニピ
ュレータ制御装置１２１によりネットワーク６１上に送
出された、マスタマニピュレータ部１０２の操作部１０
３の姿勢パラメータ（相対姿勢パラメータ）を取得す
る。

【０１７９】ステップＳ６３において、制御部７１は、
ステップＳ６２で取得した操作部９−１乃至９−３の姿
勢パラメータを、それぞれ１／３の重み付け値で、操作
部１０３の相対姿勢パラメータを、１の重み付け値で重
み付け加算する。

【０１８０】次に、ステップＳ６４において、ステップ
Ｓ６３での重み付け加算の結果として得られた姿勢パラ
メータに対応する姿勢をとるように、スレーブマニピュ
レータ部３が制御される。

【０１８１】ここでの処理は、図１２のステップＳ５に
おける場合と同様にして行われるので、その具体的な説
明は省略する。

【０１８２】ステップＳ６５において、ステップＳ６４
での制御で、スレーブマニピュレータ部３の先端部４
が、ステップＳ６３での重み付け加算の結果としての姿
勢パラメータに対応する姿勢をとることで、先端部４が
外部から受けた力Ｆ1とトルクＴ1が、ネットワーク６１
上に送出される。

【０１８３】ここでの処理は、図１２のステップＳ６に
おける場合と同様にして行われるので、その具体的な説
明は省略する。

【０１８４】その後、ステップＳ６２に戻り、それ以降
の処理が実行される。

【０１８５】次に、マスタマニピュレータ制御装置５３
―１乃至５３−３の動作を、図２３のフローチャートを
参照して説明する。

【０１８６】ステップＳ７１において、スレーブマニピ
ュレータ部３の遠隔操作のための準備処理が行われる。
ここでの処理は、図１４のステップＳ２１における場合
と同様にして行われるので、その詳細な説明は省略す
る。

【０１８７】ステップＳ７２において、マスタマニピュ
レータ部８―１乃至８−３の操作部９−１乃至９−３の
姿勢パラメータが、ネットワーク６１上に送出される。

【０１８８】ここでの処理は、図１４のステップＳ２２
における場合と同様にして行われるので、その具体的な
説明は省略する。

【０１８９】ステップＳ７３において、マスタマニピュ
レータ制御装置５３−１乃至５３−３のそれぞれにおい
て、マスタマニピュレータ部８−１乃至８−３の操作部
９−１乃至９−３の姿勢パラメータの平均が、基準姿勢
パラメータとして算出される。

【０１９０】具体的には、マスタマニピュレータ制御装
置５３−１の制御部８１―１は、通信部８４−１を介し
て、ステップＳ７２で、ネットワーク６１上に送出され
た、マスタマニピュレータ部８−２，８−３の操作部９
−２，９−３の姿勢パラメータを取得する。そして制御
部８１−１は、取得した操作部９−２，９−３の姿勢パ
ラメータと、マスタマニピュレータ部８−１の操作部９
−１の姿勢パラメータのそれぞれを、１／３の重み付け
値で重み付け加算し、基準姿勢パラメータを算出する。

【０１９１】マスタマニピュレータ制御装置５３−２の
制御部８１―２は、通信部８４−２を介して、ステップ
Ｓ７２で、ネットワーク６１上に送出された、マスタマ
ニピュレータ部８−１，８−３の操作部９−１，９−３
の姿勢パラメータを取得する。そして制御部８１−２
は、取得した操作部９−１，９−３の姿勢パラメータ
と、マスタマニピュレータ部８−２の操作部９−２の姿
勢パラメータのそれぞれを、１／３の重み付け値で重み
付け加算し、基準姿勢パラメータを算出する。

【０１９２】マスタマニピュレータ制御装置５３−３の
制御部８１―３は、通信部８４−３を介して、ステップ
Ｓ７２で、ネットワーク６１上に送出された、マスタマ
ニピュレータ部８−１，８−２の操作部９−１，９−２
の姿勢パラメータを取得する。そして制御部８１−３
は、取得した操作部９−１，９−２の姿勢パラメータ
と、マスタマニピュレータ部８−３の操作部９−３の姿
勢パラメータのそれぞれを、１／３の重み付け値で重み
付け加算し、基準姿勢パラメータを算出する。

【０１９３】次に、ステップＳ７４において、マスタマ
ニピュレータ制御装置５３−１乃至５３−３の制御部８
１−１乃至８１−３のそれぞれは、通信部８４−１乃至
８４−３を介して、図２２のステップＳ６５で、スレー
ブマニピュレータ制御装置５１によりネットワーク６１
上に送出された、スレーブマニピュレータ部３の先端部
４が外部から受けた力Ｆ1とトルクＴ1を取得する。

【０１９４】次に、ステップＳ７５において、マスタマ
ニピュレータ制御装置５３−１乃至５３−３の制御部８
１−１乃至８１−３のそれぞれは、ステップＳ７２で取
得したマスタマニピュレータ部８−１乃至８−３の操作
部９−１乃至９−３の姿勢パラメータと、ステップＳ７
３で算出した基準姿勢パラメータの差を算出する。

【０１９５】ステップＳ７６において、制御部８１―１
乃至８１−３は、ステップＳ７５で算出した差（ずれ）
の大きさに比例した大きさで、ずれの方向とは逆方向の
力Ｆ2とトルクＴ2を算出する。

【０１９６】次に、ステップＳ７７において、制御部８
１−１乃至８１−３は、ステップＳ７６で算出した力Ｆ
2とトルクＴ2のそれぞれに、ステップＳ７４で取得した
力Ｆ1とトルクＴ1に比例する力とトルクを加算し、マス
タマニピュレータ部８−１乃至８−３の操作部９−１乃
至９−３を操作する操作者Ａ乃至Ｃに知覚させる力Ｆo
およびトルクＴoを算出する。すなわち、式（１）に従
って、力ＦoおよびトルクＴoが算出される。

【０１９７】ステップＳ７８において、操作者Ａ乃至Ｃ
のそれぞれに、ステップＳ７７で算出された力Ｆoとト
ルクＴoを知覚させるように、マスタマニピュレータ部
８−１乃至８−３が制御される。

【０１９８】ここでの処理は、図１４のステップＳ２８
における場合と同様にして行われるので、その具体的な
説明は省略する。

【０１９９】その後、ステップＳ７２に戻り、それ以降
の処理が実行される。

【０２００】次に、マスタマニピュレータ制御装置１２
１の動作を、図２４，図２５のフローチャートを参照し
て説明する。ステップＳ９１において、マスタマニピュ
レータ制御装置１２１は、スレーブマニピュレータ部３
の遠隔操作のための準備処理を実行する。ここでの処理
の詳細は、図２５のフローチャートに示されている。

【０２０１】ステップＳ１０１において、マスタマニピ
ュレータ制御装置１２１は、入出力制御装置１２２か
ら、スイッチ部１０６の参加スイッチ１０７が操作され
た旨の通知を受ける。

【０２０２】この例の場合、操作者Ｄは、参加スイッチ
１０７を操作するので、入出力制御装置１２２は、その
旨を、マスタマニピュレータ制御装置１２１に通知す
る。

【０２０３】次に、ステップＳ１０２において、マスタ
マニピュレータ部１０２の操作部１０３に、操作開始時
の姿勢をとらせるための処理が行われる。

【０２０４】具体的には、マスタマニピュレータ制御装
置１２１の制御部１３１は、内蔵する記憶部に記憶され
ている、操作開始姿勢パラメータを読み出す。そして制
御部１３１は、読み出した操作開始姿勢パラメータを、
姿勢遷移機構部１３２に供給し、姿勢遷移機構部１３２
は、マスタマニピュレータ部１０２の操作部１０３の姿
勢を、現在の姿勢から、制御部１３１から供給された操
作開始姿勢パラメータに対応する姿勢に遷移させるため
の姿勢遷移情報を生成し、制御機構部１３３に供給す
る。

【０２０５】制御機構部１３３は、姿勢遷移機構部１３
２からの姿勢遷移情報に従って制御信号を生成し、これ
を、マスタマニピュレータ部１０２の駆動部１１３に送
出する。駆動部１１３は、制御信号に従って、アーム１
１２を駆動する。これにより、操作部１０３は、操作開
始時の姿勢をとる。

【０２０６】以上で準備処理は終了し、マスタマニピュ
レータ制御装置１２１の処理は、図２４のステップＳ９
２に進む。

【０２０７】ステップＳ９２において、マスタマニピュ
レータ制御装置１２１の制御部１３１は、マスタマニピ
ュレータ部１０２の操作部１０３の姿勢パラメータを取
得し、ステップＳ９３において、取得した、操作部１０
３の姿勢パラメータと、操作開始姿勢パラメータとの差
を算出する。

【０２０８】次に、ステップＳ９４において、制御部１
３１は、通信部１３４を制御して、ステップＳ９３で算
出した、操作部１０３の姿勢パラメータと、操作開始姿
勢パラメータとの差を相対姿勢パラメータとして、ネッ
トワーク６１に送出させる。

【０２０９】ステップＳ９５において、制御部１３１
は、通信部１３４を介して、図２２のステップＳ６５
で、スレーブマニピュレータ制御装置５１によりネット
ワーク６１上に送出された力Ｆ1とトルクＴ1を取得す
る。

【０２１０】次に、ステップＳ９６において、制御部１
３１は、ステップＳ９３で算出した差（ずれ）の大きさ
に比例した大きさで、ずれの方向とは逆方向の力Ｆ2と
トルクＴ2を算出する。

【０２１１】ステップＳ９７において、制御部１３１
は、ステップＳ９６で算出した力Ｆ2とトルクＴ2のそれ
ぞれに、ステップＳ９５で取得した力Ｆ1およびトルク
Ｔ1に比例する力とトルクを加算し、操作者Ｄに知覚さ
せる力ＦoおよびトルクＴoを算出する。すなわち、式
（１）に従って、力ＦoおよびトルクＴoが算出される。

【０２１２】なお、例えば、マスタマニピュレータ部１
０２の操作部１０３を動かすのに、スレーブマニピュレ
ータ部３の先端部４を動かす場合に比べ、より大きな力
が必要なとき（いわゆる重いとき）、αおよびβは、１
より大きい値となり、また、操作部１０３を動かすの
に、先端部４を動かす場合に比べ、より小さな力でよい
場合（いわゆる軽いとき）、αおよびβは、１より小さ
い値となる。また、同じ力でそれらを動かすことができ
る場合、αおよびβは、１となる。

【０２１３】次に、ステップＳ９８において、操作者Ｄ
に、ステップＳ９７で算出された力ＦoとトルクＴoを知
覚させるように、マスタマニピュレータ部１０２が制御
される。

【０２１４】その後、ステップＳ９２に戻り、それ以降
の処理が実行される。

【０２１５】次に、図２６（Ａ）に示すような、図６
（Ａ）の目標軌跡上の位置Ｃと位置Ｄの間に、高さＨの
突起部が形成される軌跡（目標動作）を描くように、ス
レーブマニピュレータ部３の先端部４を移動させる場合
を例として、操作者Ａ乃至操作者Ｄが、どのようにして
操作部９−１乃至９−３、および操作部１０３を操作す
るかについて説明する。

【０２１６】この例の場合、操作者Ａ乃至Ｃは、図６
（Ａ）の目標軌跡を描くように、マスタマニピュレータ
部８−１乃至８−３を移動させる。操作者Ｄは、スレー
ブマニピュレータ部３の先端部４が、位置Ｃに到達した
と判断したとき、マスタマニピュレータ部１０２の操作
部１０３を、図２６（Ｂ）に示すように、操作開始時の
姿勢（位置）から、高さＨに対応する距離（この例の場
合、距離Ｈ）だけ離れた位置Ｘに移動した後、おなじ経
路で、操作開始時の姿勢（位置）に戻るように、操作部
１０３を操作する。なお、図２６（Ａ）中の点線の矢印
は、目標軌跡の方向を示し、図２６（Ｂ）中の点線の矢
印は、操作部１０３の移動方向を示している。

【０２１７】図２４のステップＳ９１での準備処理によ
り、マスタマニピュレータ部１０２の操作部１０３が操
作開始時の姿勢をとった後、操作部１０３が移動されな
ければ、操作部１０３の姿勢パラメータは、操作開始姿
勢パラメータであるので、当然、操作開始姿勢パラメー
タとの差は、零となる（ステップＳ９３）。

【０２１８】すなわち、スレーブマニピュレータ部３の
先端部４が次にとる姿勢（図２２のステップＳ６４）の
姿勢パラメータは、マスタマニピュレータ部８−１乃至
８−３の操作部９−１乃至９−３の姿勢パラメータのそ
れぞれが、１／３の重み付け値で、マスタマニピュレー
タ部１０２の操作部１０３の相対姿勢パラメータが、１
の重み付け値で重み付け加算されて算出されことから
（ステップＳ６３）、操作者Ａ乃至Ｃのみが、操作部９
−１乃至９−３を移動させ、操作者Ｄが、操作部１０３
を移動させていない場合（相対姿勢が零である場合）、
スレーブマニピュレータ部３の先端部４は、操作部９−
１乃至９−３の動きに応じてのみ、動くことになる。

【０２１９】操作者Ｄは、モニタ１０４に映し出された
スレーブマニピュレータ部３の先端部４の様子を参照し
ながら、先端部４が、操作部９−１乃至９−３の動きに
応じて移動し、位置Ｃに到達したと判断したとき、マス
タマニピュレータ部１０２の操作部１０３を、図２６
（Ｂ）に示すように、操作開始時の姿勢（位置）から、
距離Ｈだけ離れた位置Ｘまで移動した後、同じ経路で、
操作開始時の位置まで戻す操作を行う。

【０２２０】マスタマニピュレータ部１０２の操作部１
０３が移動され、姿勢開始時の姿勢（位置）からずれる
と、算出されたずれ（大きさと方向）が（ステップＳ９
３）、相対姿勢パラメータとしてネットワーク６１に送
出される（ステップＳ９４）。

【０２２１】これにより、スレーブマニピュレータ部３
の先端部４は、操作部９−１乃至９−３の動きととも
に、操作部１０３の動きに応じて動くので、先端部４
は、突起部を描くように移動する。

【０２２２】操作者Ｄは、モニタ１０４を参照して、突
起物が形成され、スレーブマニピュレータ部３の先端部
４が、位置Ｄまで移動したと判断したとき、マスタマニ
ピュレータ部１０２の操作部１０３の操作を停止する。
すなわち、これにより、操作部１０３が、操作開始時の
姿勢（位置）に保持され、相対姿勢パラメータが零とな
るので、これ以降のスレーブマニピュレータ部３の先端
部４は、マスタマニピュレータ部８―１乃至８−３の操
作部９−１乃至９−３の動きに応じてのみ、位置Ｂまで
移動する。

【０２２３】このようにして、スレーブマニピュレータ
部３の先端部４を、図２６（Ｃ）に示すように、目標軌
跡に近い軌跡を描くように、移動させることができる。

【０２２４】次に、図１９の例の場合におけるマスタマ
ニピュレータ制御装置５３−１乃至５３−３の他の動作
を、図２７のフローチャートを参照して説明する。

【０２２５】ステップＳ１１１乃至ステップＳ１１６に
おいては、図２３のステップＳ７１乃至ステップＳ７６
における場合と同様の処理が実行されるので、その説明
は省略する。

【０２２６】ステップＳ１１７において、マスタマニピ
ュレータ制御装置５３−１乃至５３−３の制御部８１−
１乃至８１−３は、後述する図２８のステップＳ１３４
で、マスタマニピュレータ制御装置１２１によりネット
ワーク６１上に送出された相対姿勢パラメータを、通信
部８４−１乃至８４−３を介して取得する。

【０２２７】次に、ステップＳ１１８において、マスタ
マニピュレータ制御装置５３−１乃至５３−３の制御部
８１―１乃至８１−３のそれぞれは、ステップＳ１１７
で取得した相対姿勢パラメータに対応する値（ずれ量）
が、所定の閾値Ｔより小さいか否かを判定し、小さいと
判定した場合、ステップＳ１１９に進む。

【０２２８】なお、ずれ量は、例えば、式（２）に示す
ような値である。

【数１】 式中、ｎは、姿勢パラメータの数である。Ｐ_iは、個々
の姿勢パラメータ同士の差であり、Ｗ_iは、Ｐ_iの重み付
け係数である。

【０２２９】この例の場合、姿勢パラメータは、位置を
特定するＸ軸の値、Ｙ軸の値、およびＺ軸の値の３個の
パラメータと、状態を特定するθy、θp、およびθrの
３個のパラメータの合計６個のパラメータであるので、
ｎ＝６となり、Ｐ₁乃至Ｐ₆は、操作部１０３の姿勢パラ
メータのＸ軸の値、Ｙ軸の値、Ｚ軸の値、θy、θp、お
よびθrのそれぞれと、操作開始姿勢パラメータのＸ軸
の値、Ｙ軸の値、Ｚ軸の値、θy、θp、およびθrのそ
れぞれの差である。Ｗ₁乃至Ｗ₆は、予め決められたＰ₁
乃至Ｐ₆に対する重み係数である。

【０２３０】ステップＳ１１９，Ｓ１２０においては、
図２３のステップＳ７７，Ｓ７８における場合と同様の
処理が実行されるので、その詳細な説明は省略するが、
ステップＳ１１６で算出された力Ｆ2とトルクＴ2に、ス
テップＳ１１４で取得された、スレーブマニピュレータ
部３の操作部４が外部から受けた力Ｆ1とトルクＴ1に対
応する力とトルクを加算して、力ＦoとトルクＴoが算出
され、操作者Ａ乃至Ｃが、そのようにして算出された力
ＦoとトルクＴoを知覚するように、マスタマニピュレー
タ部８−１乃至８−３が制御される。

【０２３１】一方、ステップＳ１１８で、相対姿勢パラ
メータに対応する値（ずれ量）が、閾値Ｔより小さくな
い（それ以上である）と判定された場合、ステップＳ１
２１に進み、ステップＳ１１６で算出された力Ｆ2とト
ルクＴ2を、操作者Ａ乃至Ｃが知覚するように、マスタ
マニピュレータ部８−１乃至８−３が制御される。

【０２３２】ステップＳ１２０またはステップＳ１２１
の処理の後、ステップＳ１１２に戻り、それ以降の処理
が実行される。

【０２３３】次に、マスタマニピュレータ制御装置１２
１の他の動作（上述したマスタマニピュレータ制御装置
５３の処理に対応する動作）を、図２８のフローチャー
トを参照して説明する。

【０２３４】ステップＳ１３１乃至ステップＳ１３６に
おいては、図２４のステップＳ９１乃至ステップＳ９６
における場合と同様の処理が実行されるので、その説明
は省略する。

【０２３５】ステップＳ１３７において、ステップＳ１
３３で算出された、マスタマニピュレータ部１０２の操
作部１０３の姿勢パラメータと、操作開始姿勢パラメー
タとの差（相対姿勢パラメータ）に対応する値（ずれ
量）が、閾値Ｔ以上であるか否かを判定し、それ以上で
あると判定した場合、ステップＳ１３８に進む。

【０２３６】ステップＳ１３８，１３９においては、図
２４のステップＳ９７，９８における場合と同様の処理
が実行されるので、その詳細な説明は省略するが、ステ
ップＳ１３６で算出された力Ｆ2とトルクＴ2に、ステッ
プＳ１３５で取得された、スレーブマニピュレータ部３
の操作部４が外部から受けた力Ｆ1とトルクＴ1に対応す
る力とトルクを加算して、力ＦoとトルクＴoが算出さ
れ、操作者Ｄが、そのようにして算出された力Ｆoとト
ルクＴoを知覚するように、マスタマニピュレータ部１
０２が制御される。

【０２３７】一方、ステップＳ１３７で、マスタマニピ
ュレータ部１０２の操作部１０３の姿勢パラメータと、
操作開始姿勢パラメータとの差（相対姿勢パラメータ）
に対応する値（ずれ量）が、閾値Ｔ以上ではない（それ
より小さい）と判定された場合、ステップＳ１４０に進
む。

【０２３８】ステップＳ１４０において、操作者Ｄに、
ステップＳ１３６で算出された力Ｆ2およびトルクＴ2を
知覚させるように、マスタマニピュレータ部１０２が制
御される。

【０２３９】ステップＳ１３９またはステップＳ１４０
での処理の後、ステップＳ１３２に戻り、それ以降の処
理が実行される。

【０２４０】すなわち、図２７および図２８のフローチ
ャートに示した処理では、マスタマニピュレータ部１０
２の操作部１０３の相対姿勢パラメータに対応する値
（ずれ量）が、閾値Ｔより小さい場合（図２７のステッ
プＳ１１８、図２８のステップＳ１３７）、マスタマニ
ピュレータ部８―１乃至８−３は、操作者Ａ乃至Ｃが、
ステップＳ１１６で算出された力Ｆ2とトルクＴ2に加
え、スレーブマニピュレータ部３の先端部４が処理対象
から受けた反力（ステップＳ１１９）をも知覚するよう
に制御されるが（ステップＳ１２０）、マスタマニピュ
レータ部１０２は、操作者Ｄが、図２８のステップＳ１
３６で算出された力Ｆ2とトルクＴ2のみを知覚するよう
に制御される（ステップＳ１４０）。

【０２４１】一方、操作部１０３の相対姿勢パラメータ
に対応する値（ずれ量）が、閾値Ｔ以上である場合、マ
スタマニピュレータ部８―１乃至８−３は、操作者Ａ乃
至Ｃが、ステップＳ１１６で算出された力Ｆ2とトルク
Ｔ2のみを知覚するように制御され（図２７のステップ
Ｓ１２１）、マスタマニピュレータ部１０２は、操作者
Ｄが、図２８のステップＳ１３６で算出された力Ｆ2と
トルクＴ2に加え、スレーブマニピュレータ部３の先端
部４が処理対象から受けた反力（ステップＳ１３８）を
も知覚するように制御される（ステップＳ１３９）。

【０２４２】従って、この例の場合、スレーブマニピュ
レータ部３の先端部４が処理対象から受けた反力は、先
端部４が、突起部を形成するように動いている場合は、
操作者Ｄが知覚し、それ以外の場合、操作者Ａ乃至Ｃが
知覚するようになされている。

【０２４３】スレーブマニピュレータ制御装置５１は、
このとき（マスタマニピュレータ制御装置５３およびマ
スタマニピュレータ制御装置１２１が、図２７および図
２８に示す処理を実行するとき）、図２２に示した処理
を実行する。

【０２４４】なお、以上においては、手術用のマニピュ
レータシステムを例として説明したが、その他、例え
ば、宇宙空間における作業や危険地帯での作業用のマニ
ピュレータシステムにおいても、本発明を適用すること
ができる。

【０２４５】また、本明細書において、記録媒体により
提供されるプログラムを記述するステップは、記載され
た順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必
ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個
別に実行される処理をも含むものである。

【０２４６】また、本明細書において、システムとは、
複数の装置により構成される装置全体を表すものであ
る。

【０２４７】

【発明の効果】本発明のマニピュレータシステム、マニ
ピュレータ制御方法、および第１の記録媒体のプログラ
ムによれば、第１のマスタマニピュレータの第１の操作
部の、第１の操作部が移動可能な空間における絶対的な
姿勢を検出し、第１の操作部の絶対的な姿勢を送出し、
第２のマスタマニピュレータの第２の操作部の、第２の
操作部が移動可能な空間における絶対的な姿勢を検出
し、第２の操作部の絶対的な姿勢を送出し、送出された
第１の操作部の絶対的な姿勢と、送出された第２の操作
部の絶対的な姿勢とを取得し、第１の操作部の絶対的な
姿勢と第２の操作部の絶対的な姿勢を統合し、統合結果
に基づいて、処理部の姿勢を制御するようにしたので、
容易に、かつ、精度よく、スレーブマニピュレータを遠
隔制御することができる。

【０２４８】本発明のマスタマニピュレータ、およびマ
スタマニピュレータ制御方法、および第２の記録媒体の
プログラムによれば、操作部の姿勢を検出し、操作部の
姿勢をスレーブマニピュレータに送出し、操作部の姿勢
と、他のマスタマニピュレータから供給された、他のマ
スタマニピュレータが有する操作部の姿勢との統合結果
に基づいて、スレーブマニピュレータに、スレーブマニ
ピュレータが有する、所定の処理対象物に対して処理を
施す処理部を制御するようにしたので、容易に、かつ、
精度よく、スレーブマニピュレータを遠隔制御すること
ができる。

【０２４９】本発明のスレーブマニピュレータ、スレー
ブマニピュレータ制御方法、および第３の記録媒体のプ
ログラムによれば、第１のマスタマニピュレータから送
出された、第１のマスタマニピュレータが有する第１の
操作部の姿勢と、第２のマスタマニピュレータから送出
された、第２のマスタマニピュレータが有する第２の操
作部の姿勢とを取得し、第１の操作部の姿勢と第２の操
作部の姿勢とを統合し、統合結果に基づいて、処理部の
姿勢を制御するようにしたので、容易に、かつ、精度よ
く、スレーブマニピュレータを遠隔制御することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の手術用マニピュレータシステムの外観の
構成例を示している。

【図２】スレーブマニピュレータ部３の先端部４の動き
を説明する図である。

【図３】本発明を適用した手術用マニピュレータシステ
ムにおけるスレーブマニピュレータ側の外観の構成例を
示す図である。

【図４】本発明を適用した手術用マニピュレータシステ
ムにおけるマスタマニピュレータ側の外観の構成例を示
す図である。

【図５】ヨー回転、ピッチ回転、およびロール回転を説
明する図である。

【図６】スレーブマニピュレータ部３の先端部４および
マスタマニピュレータ部８の操作部９の姿勢を説明する
図である。

【図７】本発明を適用した手術用マニピュレータシステ
ムの内部の構成例を示したブロック図である。

【図８】図７のスレーブマニピュレータ制御装置５１の
構成例を示すブロック図である。

【図９】図７のマスタマニピュレータ制御装置５３−１
の構成例を示すブロック図である。

【図１０】図７のマスタマニピュレータ制御装置５３−
２の構成例を示すブロック図である。

【図１１】図７のマスタマニピュレータ制御装置５３−
３の構成例を示すブロック図である。

【図１２】スレーブマニピュレータ制御装置５１の動作
を説明するフローチャートである。

【図１３】図１２のステップＳ１の処理の詳細を説明す
るフローチャートである。

【図１４】マスタマニピュレータ制御装置５３の動作を
説明するフローチャートである。

【図１５】図１４のステップＳ２１の処理の詳細を説明
するフローチャートである。

【図１６】同期取り画面の例を示す図である。

【図１７】他の同期取り画面の他の例を示す図である。

【図１８】スレーブマニピュレータ制御装置５１および
マスタマニピュレータ制御装置５３の動作の関係を示す
図である。

【図１９】本発明を適用した他の手術用マニピュレータ
システムにおけるマスタマニピュレータ側の外観の構成
例を示す図である。

【図２０】本発明を適用した他の手術用マニピュレータ
システムの内部の構成例を示すブロック図である。

【図２１】図２０のマニピュレータ制御装置１２１の構
成例を示すブロック図である。

【図２２】スレーブマニピュレータ制御装置５１の他の
動作を説明するフローチャートである。

【図２３】マスタマニピュレータ制御装置５３の他の動
作を説明するフローチャートである。

【図２４】マスタマニピュレータ制御装置１２１の動作
を説明するフローチャートである。

【図２５】図２４のステップＳ９１の処理の詳細を説明
するフローチャートである。

【図２６】マスタマニピュレータ部１０２の操作部１０
３の姿勢を説明する図である。

【図２７】マスタマニピュレータ制御装置５３の他の動
作を説明するフローチャートである。

【図２８】マスタマニピュレータ制御装置１２１の他の
動作を説明するフローチャートである。

【符号の説明】

１ 手術台， ２ 患者， ３ スレーブマニピュレー
タ部， ４ 先端部，５ カメラ部， ６ ＣＣＤカメ
ラ， ７ 操作台， ８ マスタマニピュレータ部，
９ 操作部， １０ モニタ， ２１ 基台， ２２
アーム， ２３ 駆動部， ３１ スピーカ， ３２
スイッチ部， ３３ 参加スイッチ，３４ 同期開始ス
イッチ， ５１ スレーブマニピュレータ制御装置，
５２カメラ制御装置， ５３ マスタマニピュレータ制
御装置， ５４ 入出力制御装置， ７１ 制御部，
７２ 姿勢遷移機構部， ７３ 制御機構部， ７４
通信部， ８１ 制御部， ８２ 姿勢遷移機構部，
８３ 制御機構部，８４ 通信部， １０１ 操作台，
１０２ マスタマニピュレータ部， １０３ 操作
部， １０４ モニタ， １０５ スピーカ， １０６
スイッチ部， １０７ 参加スイッチ， １０８ 同
期開始スイッチ， １１１ 基台，１１２ アーム，
１１３ 駆動部， １２１ マスタマニピュレータ制御
装置， １２２ 入出力制御装置， １３１ 制御部，
１３２ 姿勢遷移機構部，１３３ 制御機構部， １
３４ 通信部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (54)【発明の名称】 マニピュレータシステムおよびマニピュレータ制御方法、マスタマニピュレータおよびマスタマ ニピュレータ制御方法、スレーブマニピュレータおよびスレーブマニピュレータ制御方法、並び に記録媒体

Claims (31)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の操作者により操作される第１の操
   作部を有する第１のマスタマニピュレータ、第２の操作
   者により操作される第２の操作部を有する第２のマスタ
   マニピュレータ、並びに所定の処理対象物に対して処理
   を施す処理部を有するスレーブマニピュレータからなる
   マニピュレータシステムにおいて、 前記第１のマスタマニピュレータは、 前記第１の操作部の、前記第１の操作部が移動可能な空
   間における絶対的な姿勢を検出する第１の検出手段と、 前記第１の操作部の絶対的な姿勢を送出する第１の送出
   手段とを備え、 前記第２のマスタマニピュレータは、 前記第２の操作部の、前記第２の操作部が移動可能な空
   間における絶対的な姿勢を検出する第２の検出手段と、 前記第２の操作部の絶対的な姿勢を送出する第２の送出
   手段とを備え、 前記スレーブマニピュレータは、 前記第１のマスタマニピュレータの前記第１の送出手段
   により送出された前記第１の操作部の絶対的な姿勢と、
   前記第２のマスタマニピュレータの前記第２の送出手段
   により送出された前記第２の操作部の絶対的な姿勢とを
   取得する第１の取得手段と、 前記第１の操作部の絶対的な姿勢と前記第２の操作部の
   絶対的な姿勢を統合する第１の統合手段と、 前記第１の統合手段による統合結果に基づいて、前記処
   理部の姿勢を制御する第１の制御手段とを備えることを
   特徴とするマニピュレータシステム。
2. 【請求項２】 前記第１の操作部の絶対的な姿勢は、前
   記第１の操作部の、前記第１の操作部が移動可能な空間
   上の位置および状態であり、 前記第２の操作部の絶対的な姿勢は、前記第２の操作部
   の、前記第２の操作部が移動可能な空間上の位置および
   状態であることを特徴とする請求項１に記載のマニピュ
   レータシステム。
3. 【請求項３】 前記スレーブマニピュレータの前記第１
   の統合手段は、前記第１の操作部の絶対的な姿勢と前記
   第２の操作部の絶対的な姿勢のそれぞれを、所定の重み
   付け値で重み付け加算することを特徴とする請求項１に
   記載のマニピュレータシステム。
4. 【請求項４】 前記スレーブマニピュレータは、 前記処理部が、前記処理対象物から受ける第１の力また
   は第１のトルクを検出する第３の検出手段と、 前記第１の力または前記第１のトルクを送出する第３の
   送出手段とをさらに備え、 前記第１のマスタマニピュレータは、 前記スレーブマニピュレータの前記第３の送出手段によ
   り送出された前記第１の力または前記第１のトルクを取
   得する第２の取得手段と、 前記第２の取得手段により取得された前記第１の力また
   は前記第１のトルクに基づいて、前記第１の操作者に知
   覚させる第２の力または第２のトルクを決定する第１の
   決定手段と、 前記第１の操作者が、前記第２の力または前記第２のト
   ルクを知覚するように、前記第１の操作部を制御する第
   ２の制御手段とをさらに備え、 前記第２のマスタマニピュレータは、 前記スレーブマニピュレータの前記第３の送出手段によ
   り送出された前記第１の力または前記第１のトルクを取
   得する第３の取得手段と、 前記第３の取得手段により取得された前記第１の力また
   は前記第１のトルクに基づいて、前記第２の操作者に知
   覚させる第３の力または第３のトルクを決定する第２の
   決定手段と、 前記第２の操作者が、前記第３の力または前記第３のト
   ルクを知覚するように、前記第２の操作部を制御する第
   ３の制御手段とをさらに備えることを特徴とする請求項
   １に記載のマニピュレータシステム。
5. 【請求項５】 前記スレーブマニピュレータは、前記第
   １の統合手段による前記統合結果を送出する第３の送出
   手段をさらに備え、 前記第１のマスタマニピュレータは、 前記スレーブマニピュレータの前記第３の送出手段によ
   り送出された前記統合結果を取得する第２の取得手段
   と、 前記第２の取得手段により取得された前記統合結果と前
   記第１の操作部の絶対的な姿勢の差を算出する第１の算
   出手段と、 前記第１の算出手段による算出結果に基づいて、前記第
   １の操作者に知覚させる力またはトルクを決定する第１
   の決定手段と、 前記第１の操作者が、前記第１の決定手段により決定さ
   れた前記力または前記トルクを知覚するように、前記第
   １の操作部を制御する第２の制御手段とをさらに備え、 前記第２のマスタマニピュレータは、 前記スレーブマニピュレータの前記第３の送出手段によ
   り送出された前記統合結果を取得する第３の取得手段
   と、 前記第３の取得手段により取得された前記統合結果と前
   記第２の操作部の絶対的な姿勢の差を算出する第２の算
   出手段と、 前記第２の算出手段による算出結果に基づいて、前記第
   ２の操作者に知覚させる力またはトルクを決定する第２
   の決定手段と、 前記第２の操作者が、前記第２の決定手段により決定さ
   れた前記力または前記トルクを知覚するように、前記第
   ２の操作部を制御する第３の制御手段とをさらに備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のマニピュレータシス
   テム。
6. 【請求項６】 前記スレーブマニピュレータは、 前記処理部が、前記処理対象物から受ける第１の力また
   は第１のトルクを検出する第３の検出手段と、 前記第１の力または前記第１のトルク、および前記第１
   の統合手段による前記統合結果を送出する第３の送出手
   段とをさらに備え、 前記第１のマスタマニピュレータは、 前記スレーブマニピュレータの前記第３の送出手段によ
   り送出された、前記第１の力または前記第１のトルク、
   および前記統合結果を取得する第２の取得手段と、 前記第２の取得手段により取得された前記統合結果と前
   記第１の操作部の絶対的な姿勢の差を算出する第１の算
   出手段と、 前記第２の取得手段により取得された前記第１の力また
   は前記第１のトルク、 および前記第１の算出手段により算出された前記差に基
   づいて、前記第１の操作者に知覚させる第２の力または
   第２のトルクを決定する第１の決定手段と、 前記第１の操作者が、前記第２の力または前記第２のト
   ルクを知覚するように、前記第１の操作部を制御する第
   ２の制御手段とをさらに備え、 前記第２のマスタマニピュレータは、 前記スレーブマニピュレータの前記第３の送出手段によ
   り送出された、前記第１の力または前記第１のトルク、
   および前記統合結果を取得する第３の取得手段と、 前記第３の取得手段により取得された前記統合結果と前
   記第２の操作部の絶対的な姿勢の差を算出する第２の算
   出手段と、 前記第３の取得手段により取得された前記第１の力また
   は前記第１のトルク、 および前記第２の算出手段により算出された前記差に基
   づいて、前記第２の操作者に知覚させる第３の力または
   第３のトルクを決定する第２の決定手段と、 前記第２の操作者が、前記第３の力または前記第３のト
   ルクを知覚するように、前記第２の操作部を制御する第
   ３の制御手段とをさらに備えることを特徴とする請求項
   １に記載のマニピュレータシステム。
7. 【請求項７】 前記第１のマスタマニピュレータは、前
   記第１の操作者が、前記第２の操作者の前記第２の操作
   部の操作と同期して、前記第１の操作部を操作すること
   ができるように、所定の合図の表示を制御する第１の表
   示制御手段をさらに備え、 前記第２のマスタマニピュレータは、前記第２の操作者
   が、前記第１の操作者の前記第１の操作部の操作と同期
   して、前記第２の操作部を操作することができるよう
   に、前記合図の表示を制御する第２の表示制御手段をさ
   らに備えることを特徴とする請求項１に記載のマニピュ
   レータシステム。
8. 【請求項８】 前記第１のマスタマニピュレータは、前
   記第１の操作者が、前記第２の操作者の前記第２の操作
   部の操作と同期して、前記第１の操作部を操作すること
   ができるように、所定の音声の合図の出力を制御する第
   １の出力制御手段をさらに備え、 前記第２のマスタマニピュレータは、前記第２の操作者
   が、前記第１の操作者の前記第１の操作部の操作と同期
   して、前記第２の操作部を操作することができるよう
   に、前記音声の合図の出力を制御する第２の出力制御手
   段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のマ
   ニピュレータシステム。
9. 【請求項９】 第３の操作者により操作される第３の操
   作部を有する第３のマスタマニピュレータをさらに備
   え、 前記第３のマスタマニピュレータは、 前記第３の操作部の、前記第３の操作部の所定の標準姿
   勢に対する相対的な姿勢を検出する第３の検出手段と、 前記第３の検出手段により検出された前記第３の操作部
   の相対的な姿勢を送出する第３の送出手段とをさらに備
   え、 前記スレーブマニピュレータの、 前記第１の取得手段は、前記第３のマスタマニピュレー
   タの前記第３の送出手段により送出された前記第３の操
   作部の相対的な姿勢をさらに取得し、 前記第１の統合手段は、前記第１の操作部の絶対的な姿
   勢、前記第２の操作部の絶対的な姿勢、および前記第３
   の操作部の相対的な姿勢を統合することを特徴とする請
   求項１に記載のマニピュレータシステム。
10. 【請求項１０】 前記スレーブマニピュレータの前記第
    １の統合手段は、前記第１の操作部の絶対的な姿勢、前
    記第２の操作部の絶対的な姿勢、および前記第３の操作
    部の相対的な姿勢のそれぞれを、所定の重み付け値で重
    み付け加算することを特徴とする請求項９に記載のマニ
    ピュレータシステム。
11. 【請求項１１】 前記スレーブマニピュレータは、 前記処理部が、前記処理対象物から受ける第１の力また
    は第１のトルクを検出する第４の検出手段と、 前記第１の力または前記第１のトルクを送出する第４の
    送出手段とをさらに備え、 前記第１のマスタマニピュレータは、 前記スレーブマニピュレータの前記第４の送出手段によ
    り送出された前記第１の力または前記第１のトルクを取
    得する第２の取得手段と、 前記第２のマスタマニピュレータの前記第２の送出手段
    により送出された前記第２の操作部の絶対的な姿勢を取
    得する第３の取得手段と、 前記第１の操作部の絶対的な姿勢と前記第２の操作部の
    絶対的な姿勢を統合する第２の統合手段と、 前記第２の統合手段による統合結果と前記第１の操作部
    の絶対的な姿勢の差を算出する第１の算出手段と、 前記第２の取得手段により取得された前記第１の力また
    は前記第１のトルク、 および前記第１の算出手段により算出された前記差に基
    づいて、前記第１の操作者に知覚させる第２の力または
    第２のトルクを決定する第１の決定手段と、 前記第１の操作者が、前記第２の力または前記第２のト
    ルクを知覚するように、前記第１の操作部を制御する第
    ２の制御手段とをさらに備え、 前記第２のマスタマニピュレータは、 前記スレーブマニピュレータの前記第４の送出手段によ
    り送出された前記第１の力または前記第１のトルクを取
    得する第４の取得手段と、 前記第１のマスタマニピュレータの前記第１の送出手段
    により送出された前記第１の操作部の絶対的な姿勢を取
    得する第５の取得手段と、 前記第２の操作部の絶対的な姿勢と前記第１の操作部の
    絶対的な姿勢を統合する第３の統合手段と、 前記第３の統合手段による統合結果と前記第２の操作部
    の絶対的な姿勢の差を算出する第２の算出手段と、 前記第４の取得手段により取得された前記第１の力また
    は前記第１のトルク、 および前記第２の算出手段により算出された前記差に基
    づいて、前記第２の操作者に知覚させる第３の力または
    第３のトルクを決定する第２の決定手段と、 前記第２の操作者が、前記第３の力または前記第３のト
    ルクを知覚するように、前記第２の操作部を制御する第
    ３の制御手段とをさらに備え、 前記第３のマスタマニピュレータは、 前記スレーブマニピュレータの前記第４の送出手段によ
    り送出された前記第１の力または前記第１のトルクを取
    得する第６の取得手段と、 前記第６の取得手段により取得された前記第１の力また
    は前記第１のトルク、 および前記第３の操作部の相対的な姿勢に基づいて、前
    記第３の操作者に知覚させる第４の力または第４のトル
    クを決定する第３の決定手段と、 前記第３の操作者が、前記第４の力または前記第４のト
    ルクを知覚するように、前記第３の操作部を制御する第
    ４の制御手段とをさらに備えることを特徴とする請求項
    ９に記載のマニピュレータシステム。
12. 【請求項１２】 前記第１のマスタマニピュレータは、 前記第３のマスタマニピュレータの前記第３の送出手段
    により送出された前記第３の操作部の相対的な姿勢を取
    得する第７の取得手段をさらに備え、 前記第１の決定手段は、前記第３の操作部の相対的な姿
    勢に対応する値が所定の閾値より小さい場合、前記第１
    の力または前記第１のトルク、および前記第２の統合手
    段による前記統合結果に基づいて、前記第２の力または
    前記第２のトルクを決定し、前記第３の操作部の相対的
    な姿勢に対応する値が前記閾値以上である場合、前記第
    ２の統合手段による前記統合結果のみに基づいて、前記
    第２の力または前記第２のトルクを決定し、 前記第２のマスタマニピュレータは、 前記第３のマスタマニピュレータの前記第３の送出手段
    により送出された前前記第３の操作部の相対的な姿勢を
    取得する第８の取得手段をさらに備え、 前記第２の決定手段は、前記第３の操作部の相対的な姿
    勢に対応する値が前記閾値より小さい場合、前記第１の
    力または前記第１のトルク、および前記第３の統合手段
    による前記統合結果に基づいて、前記第３の力または前
    記第３のトルクを決定し、前記第３の操作部の相対的な
    姿勢に対応する値が前記閾値以上である場合、前記第３
    の統合手段による前記統合結果のみに基づいて、前記第
    ３の力または前記第３のトルクを決定し、 前記第３のマスタマニピュレータの前記第３の決定手段
    は、前記第３の操作部の相対的な姿勢に対応する値が前
    記閾値より小さい場合、前記第３の操作部の相対的な姿
    勢に対応する値のみに基づいて、前記第４の力または前
    記第４のトルクを決定し、前記第３の操作部の相対的な
    姿勢に対応する値が前記閾値以上である場合、前記第３
    の操作部の相対的な姿勢に対応する値、および前記第１
    の力または前記第１のトルクに基づいて、前記第４の力
    または前記第４のトルクを決定することを特徴とする請
    求項１１に記載のマニピュレータシステム。
13. 【請求項１３】 第１の操作者により操作される第１の
    操作部を有する第１のマスタマニピュレータ、第２の操
    作者により操作される第２の操作部を有する第２のマス
    タマニピュレータ、並びに所定の処理対象物に対して処
    理を施す処理部を有するスレーブマニピュレータからな
    るマニピュレータシステムのマニピュレータ制御方法に
    おいて、 前記第１のマスタマニピュレータの前記第１の操作部
    の、前記第１の操作部が移動可能な空間における絶対的
    な姿勢を検出する第１の検出ステップと、 前記第１の操作部の絶対的な姿勢を送出する第１の送出
    ステップと、 前記第２のマスタマニピュレータの前記第２の操作部
    の、前記第２の操作部が移動可能な空間における絶対的
    な姿勢を検出する第２の検出ステップと、 前記第２の操作部の絶対的な姿勢を送出する第２の送出
    ステップと、 前記第１の送出ステップの処理で送出された前記第１の
    操作部の絶対的な姿勢と、前記第２の送出ステップの処
    理で送出された前記第２の操作部の絶対的な姿勢とを取
    得する第１の取得ステップと、 前記第１の操作部の絶対的な姿勢と前記第２の操作部の
    絶対的な姿勢を統合する第１の統合ステップと、 前記第１の統合ステップでの統合結果に基づいて、前記
    処理部の姿勢を制御する第１の制御ステップとを含むこ
    とを特徴とするマニピュレータ制御方法。
14. 【請求項１４】 前記第１の操作部の絶対的な姿勢は、
    前記第１の操作部の、前記第１の操作部が移動可能な空
    間上の位置および状態であり、 前記第２の操作部の絶対的な姿勢は、前記第２の操作部
    の、前記第２の操作部が移動可能な空間上の位置および
    状態であることを特徴とする請求項１３に記載のマニピ
    ュレータ制御方法。
15. 【請求項１５】 前記第１の統合ステップは、前記第１
    の操作部の絶対的な姿勢と前記第２の操作部の絶対的な
    姿勢のそれぞれを、所定の重み付け値で重み付け加算す
    ることを特徴とする請求項１３に記載のマニピュレータ
    制御方法。
16. 【請求項１６】 前記スレーブマニピュレータの前記処
    理部が、前記処理対象物から受ける第１の力または第１
    のトルクを検出する第３の検出ステップと、 前記第１の力または前記第１のトルクを送出する第３の
    送出ステップと、 前記第３の送出ステップの処理で送出された前記第１の
    力または前記第１のトルクを取得する第２の取得ステッ
    プと、 前記第２の取得ステップの処理で取得された前記第１の
    力または前記第１のトルクに基づいて、前記第１の操作
    者に知覚させる第２の力または第２のトルクを決定する
    第１の決定ステップと、 前記第１の操作者が、前記第２の力または前記第２のト
    ルクを知覚するように、前記第１の操作部を制御する第
    ２の制御ステップと、 前記第３の送出ステップの処理で送出された前記第１の
    力または前記第１のトルクを取得する第３の取得ステッ
    プと、 前記第３の取得ステップの処理で取得された前記第１の
    力または前記第１のトルクに基づいて、前記第２の操作
    者に知覚させる第３の力または第３のトルクを決定する
    第２の決定ステップと、 前記第２の操作者が、前記第３の力または前記第３のト
    ルクを知覚するように、前記第２の操作部を制御する第
    ３の制御ステップとをさらに含むことを特徴とする請求
    項１３に記載のマニピュレータ制御方法。
17. 【請求項１７】 前記第１の統合ステップでの前記統合
    結果を送出する第３の送出ステップと、 前記第３の送出ステップの処理で送出された前記統合結
    果を取得する第２の取得ステップと、 前記第２の取得ステップの処理で取得された前記統合結
    果と前記第１の操作部の絶対的な姿勢の差を算出する第
    １の算出ステップと、 前記第１の算出ステップでの算出結果に基づいて、前記
    第１の操作者に知覚させる力またはトルクを決定する第
    １の決定ステップと、 前記第１の操作者が、前記第１の決定ステップの処理で
    決定された前記力または前記トルクを知覚するように、
    前記第１の操作部を制御する第２の制御ステップと、 前記第３の送出ステップの処理で送出された前記統合結
    果を取得する第３の取得ステップと、 前記第３の取得ステップの処理で取得された前記統合結
    果と前記第２の操作部の絶対的な姿勢の差を算出する第
    ２の算出ステップと、 前記第２の算出ステップでの算出結果に基づいて、前記
    第２の操作者に知覚させる力またはトルクを決定する第
    ２の決定ステップと、 前記第２の操作者が、前記第２の決定ステップの処理で
    決定された前記力または前記トルクを知覚するように、
    前記第２の操作部を制御する第３の制御ステップとをさ
    らに含むことを特徴とする請求項１３に記載のマニピュ
    レータ制御方法。
18. 【請求項１８】 前記スレーブマニピュレータの前記処
    理部が、前記処理対象物から受ける第１の力または第１
    のトルクを検出する第３の検出ステップと、前記第１の
    力または前記第１のトルク、および前記第１の統合ステ
    ップでの前記統合結果を送出する第３の送出ステップ
    と、 前記第３の送出ステップの処理で送出された、前記第１
    の力または前記第１のトルク、および前記統合結果を取
    得する第２の取得ステップと、 前記第２の取得ステップの処理で取得された前記統合結
    果と前記第１の操作部の絶対的な姿勢の差を算出する第
    １の算出ステップと、 前記第２の取得ステップの処理で取得された前記第１の
    力または前記第１のトルク、および前記第１の算出ステ
    ップの処理で算出された前記差に基づいて、前記第１の
    操作者に知覚させる第２の力または第２のトルクを決定
    する第１の決定ステップと、 前記第１の操作者が、前記第２の力または前記第２のト
    ルクを知覚するように、前記第１の操作部を制御する第
    ２の制御ステップとをさらに含み、 前記第３の送出ステップの処理で送出された、前記第１
    の力または前記第１のトルク、および前記統合結果を取
    得する第３の取得ステップと、 前記第３の取得ステップの処理で取得された前記統合結
    果と前記第２の操作部の絶対的な姿勢の差を算出する第
    ２の算出ステップと、 前記第３の取得ステップの処理で取得された前記第１の
    力または前記第１のトルク、および前記第２の算出ステ
    ップの処理で算出された前記差に基づいて、前記第２の
    操作者に知覚させる第３の力または第３のトルクを決定
    する第２の決定ステップと、 前記第２の操作者が、前記第３の力または前記第３のト
    ルクを知覚するように、前記第２の操作部を制御する第
    ３の制御ステップとをさらに含むことを特徴とする請求
    項１３に記載のマニピュレータ制御方法。
19. 【請求項１９】 前記第１の操作者が、前記第２の操作
    者の前記第２の操作部の操作と同期して、前記第１の操
    作部を操作することができるように、所定の合図の表示
    を制御する第１の表示制御ステップと、 前記第２の操作者が、前記第１の操作者の前記第１の操
    作部の操作と同期して、前記第２の操作部を操作するこ
    とができるように、前記合図の表示を制御する第２の表
    示制御ステップとをさらに含むことを特徴とする請求項
    １３に記載のマニピュレータ制御方法。
20. 【請求項２０】 前記第１の操作者が、前記第２の操作
    者の前記第２の操作部の操作と同期して、前記第１の操
    作部を操作することができるように、所定の音声の合図
    の出力を制御する第１の出力制御ステップと、 前記第２の操作者が、前記第１の操作者の前記第１の操
    作部の操作と同期して、前記第２の操作部を操作するこ
    とができるように、前記音声の合図の出力を制御する第
    ２の出力制御ステップとをさらに含むことを特徴とする
    請求項１３に記載のマニピュレータ制御方法。
21. 【請求項２１】 前記マニピュレータシステムは、第３
    の操作者により操作される第３の操作部を有する第３の
    マスタマニピュレータをさらに備え、 前記第３のマスタマニピュレータの前記第３の操作部
    の、前記第３の操作部の所定の標準姿勢に対する相対的
    な姿勢を検出する第３の検出ステップと、 前記第３の検出ステップの処理で検出された前記第３の
    操作部の相対的な姿勢を送出する第３の送出ステップ
    と、 前記第１の取得ステップの処理により、前記第３のマス
    タマニピュレータの前記第３の送出ステップの処理で送
    出された前記第３の操作部の相対的な姿勢がさらに取得
    され、 前記第１の統合ステップの処理により、前記第１の操作
    部の絶対的な姿勢、前記第２の操作部の絶対的な姿勢、
    および前記第３の操作部の相対的な姿勢が統合されるこ
    とを特徴とする請求項１３に記載のマニピュレータ制御
    方法。
22. 【請求項２２】 前記第１の統合ステップの処理によ
    り、前記第１の操作部の絶対的な姿勢、前記第２の操作
    部の絶対的な姿勢、および前記第３の操作部の相対的な
    姿勢のそれぞれが、所定の重み付け値で重み付け加算さ
    れることを特徴とする請求項２１に記載のマニピュレー
    タ制御方法。
23. 【請求項２３】 前記スレーブマニピュレータの前記処
    理部が、前記処理対象物から受ける第１の力または第１
    のトルクを検出する第４の検出ステップと、 前記第１の力または前記第１のトルクを送出する第４の
    送出ステップと、 前記第４の送出ステップの処理で送出された前記第１の
    力または前記第１のトルクを取得する第２の取得ステッ
    プと、 前記第２の送出ステップの処理で送出された前記第２の
    操作部の絶対的な姿勢を取得する第３の取得ステップ
    と、 前記第１の操作部の絶対的な姿勢と前記第２の操作部の
    絶対的な姿勢を統合する第２の統合ステップと、 前記第２の統合ステップでの統合結果と前記第１の操作
    部の絶対的な姿勢の差を算出する第１の算出ステップ
    と、 前記第２の取得ステップの処理で取得された前記第１の
    力または前記第１のトルク、および前記第１の算出ステ
    ップの処理で算出された前記差に基づいて、前記第１の
    操作者に知覚させる第２の力または第２のトルクを決定
    する第１の決定ステップと、 前記第１の操作者が、前記第２の力または前記第２のト
    ルクを知覚するように、前記第１の操作部を制御する第
    ２の制御ステップと、 前記第４の送出ステップの処理で送出された前記第１の
    力または前記第１のトルクを取得する第４の取得ステッ
    プと、 前記第１の送出ステップの処理で送出された前記第１の
    操作部の絶対的な姿勢を取得する第５の取得ステップ
    と、 前記第２の操作部の絶対的な姿勢と前記第１の操作部の
    絶対的な姿勢を統合する第３の統合ステップと、 前記第３の統合ステップでの統合結果と前記第２の操作
    部の絶対的な姿勢の差を算出する第２の算出ステップ
    と、 前記第４の取得ステップの処理で取得された前記第１の
    力または前記第１のトルク、および前記第２の算出ステ
    ップの処理で算出された前記差に基づいて、前記第２の
    操作者に知覚させる第３の力または第３のトルクを決定
    する第２の決定ステップと、 前記第２の操作者が、前記第３の力または前記第３のト
    ルクを知覚するように、前記第２の操作部を制御する第
    ３の制御ステップと、 前記第４の送出ステップの処理で送出された前記第１の
    力または前記第１のトルクを取得する第６の取得ステッ
    プと、 前記第６の取得ステップの処理で取得された前記第１の
    力または前記第１のトルク、および前記第３の操作部の
    相対的な姿勢に基づいて、前記第３の操作者に知覚させ
    る第４の力または第４のトルクを決定する第３の決定ス
    テップと、 前記第３の操作者が、前記第４の力または前記第４のト
    ルクを知覚するように、前記第３の操作部を制御する第
    ４の制御ステップとをさらに含むことを特徴とする請求
    項２１記載のマニピュレータ制御方法。
24. 【請求項２４】 前記第３の送出ステップの処理で送出
    された記第３の操作部の相対的な姿勢を取得する第７の
    取得ステップと、 前記第１の決定ステップの処理により、前記第３の操作
    部の相対的な姿勢に対応する値が所定の閾値より小さい
    場合、前記第１の力または前記第１のトルク、および前
    記第２の統合ステップでの前記統合結果に基づいて、前
    記第２の力または前記第２のトルクが決定され、前記第
    ３の操作部の相対的な姿勢に対応する値が前記閾値以上
    である場合、前記第２の統合ステップでの前記統合結果
    のみに基づいて、前記第２の力または前記第２のトルク
    が決定され、 前記第３の送出ステップの処理で送出された前記第３の
    操作部の相対的な姿勢を取得する第８の取得ステップ
    と、 前記第２の決定ステップの処理により、前記第３の操作
    部の相対的な姿勢に対応する値が、前記閾値より小さい
    場合、前記第１の力または前記第１のトルク、および前
    記第３の統合ステップでの前記統合結果に基づいて、前
    記第３の力または前記第３のトルクが決定され、前記第
    ３の操作部の相対的な姿勢に対応する値が前記閾値以上
    である場合、前記第３の統合ステップの処理で前記統合
    結果のみに基づいて、前記第３の力または前記第３のト
    ルクが決定され、 前記第３の決定ステップの処理により、前記第３の操作
    部の相対的な姿勢に対応する値が前記閾値より小さい場
    合、前記第３の操作部の相対的な姿勢に対応する値のみ
    に基づいて、前記第４の力または前記第４のトルクが決
    定され、前記第３の操作部の相対的な姿勢に対応する値
    が前記閾値以上である場合、前記第３の操作部の相対的
    な姿勢に対応する値、および前記第１の力または前記第
    １のトルクに基づいて、前記第４の力または前記第４の
    トルクが決定されることを特徴とする請求項２３に記載
    のマニピュレータ制御方法。
25. 【請求項２５】 第１の操作者により操作される第１の
    操作部を有する第１のマスタマニピュレータ、第２の操
    作者により操作される第２の操作部を有する第２のマス
    タマニピュレータ、並びに所定の処理対象物に対して処
    理を施す処理部を有するスレーブマニピュレータからな
    るマニピュレータシステムの制御用のプログラムであっ
    て、 前記第１のマスタマニピュレータの前記第１の操作部
    の、前記第１の操作部が移動可能な空間における絶対的
    な姿勢を検出する第１の検出ステップと、 前記第１の操作部の絶対的な姿勢を送出する第１の送出
    ステップと、 前記第２のマスタマニピュレータの前記第２の操作部
    の、前記第２の操作部が移動可能な空間における絶対的
    な姿勢を検出する第２の検出ステップと、 前記第２の操作部の絶対的な姿勢を送出する第２の送出
    ステップと、 前記第１の送出ステップの処理で送出された前記第１の
    操作部の絶対的な姿勢と、前記第２の送出ステップの処
    理で送出された前記第２の操作部の絶対的な姿勢とを取
    得する第１の取得ステップと、 前記第１の操作部の絶対的な姿勢と前記第２の操作部の
    絶対的な姿勢を統合する第１の統合ステップと、 前記第１の統合ステップでの統合結果に基づいて、前記
    処理部の姿勢を制御する第１の制御ステップとを含むこ
    とを特徴とするコンピュータが読み取り可能なプログラ
    ムが記録されている記録媒体。
26. 【請求項２６】 操作者により操作される操作部を有す
    るマスタマニピュレータにおいて、 前記操作部の姿勢を検出する検出手段と、 前記操作部の姿勢をスレーブマニピュレータに送出し、
    前記操作部の姿勢と、他のマスタマニピュレータから供
    給された、前記他のマスタマニピュレータが有する操作
    部の姿勢との統合結果に基づいて、前記スレーブマニピ
    ュレータに、前記スレーブマニピュレータが有する、所
    定の処理対象物に対して処理を施す処理部を制御させる
    送出手段とを備えることを特徴とするマスタマニピュレ
    ータ。
27. 【請求項２７】 操作者により操作される操作部を有す
    るマスタマニピュレータのマスタマニピュレータ制御方
    法において、 前記操作部の姿勢を検出する検出ステップと、 前記操作部の姿勢をスレーブマニピュレータに送出し、
    前記操作部の姿勢と、他のマスタマニピュレータから供
    給された、前記他のマスタマニピュレータが有する操作
    部の姿勢との統合結果に基づいて、前記スレーブマニピ
    ュレータに、前記スレーブマニピュレータが有する、所
    定の処理対象物に対して処理を施す処理部を制御させる
    送出ステップとを含むことを特徴とするマスタマニピュ
    レータ制御方法。
28. 【請求項２８】 操作者により操作される操作部を有す
    るマスタマニピュレータの制御用のプログラムであっ
    て、 前記操作部の姿勢を検出する検出ステップと、 前記操作部の姿勢をスレーブマニピュレータに送出し、
    前記操作部の姿勢と、他のマスタマニピュレータから供
    給された、前記他のマスタマニピュレータが有する操作
    部の姿勢との統合結果に基づいて、前記スレーブマニピ
    ュレータに、前記スレーブマニピュレータが有する、所
    定の処理対象物に対して処理を施す処理部を制御させる
    送出ステップとを含むことを特徴とするコンピュータが
    読み取り可能なプログラムが記録されている記録媒体。
29. 【請求項２９】 所定の処理対象物に処理を施す処理部
    を有するスレーブマニピュレータにおいて、 第１のマスタマニピュレータから送出された、前記第１
    のマスタマニピュレータが有する第１の操作部の姿勢
    と、第２のマスタマニピュレータから送出された、前記
    第２のマスタマニピュレータが有する第２の操作部の姿
    勢とを取得する取得手段と、 前記第１の操作部の姿勢と前記第２の操作部の姿勢とを
    統合する統合手段と、 前記統合手段による統合結果に基づいて、前記処理部の
    姿勢を制御する制御手段とを備えることを特徴とするス
    レーブマニピュレータ。
30. 【請求項３０】 所定の処理対象物に処理を施す処理部
    を有するスレーブマニピュレータのスレーブマニピュレ
    ータ制御方法において、 第１のマスタマニピュレータから送出された、前記第１
    のマスタマニピュレータが有する第１の操作部の姿勢
    と、第２のマスタマニピュレータから送出された、前記
    第２のマスタマニピュレータが有する第２の操作部の姿
    勢とを取得する取得ステップと、 前記第１の操作部の姿勢と前記第２の操作部の姿勢とを
    統合する統合ステップと、 前記統合ステップでの統合結果に基づいて、前記処理部
    の姿勢を制御する制御ステップとを含むことを特徴とす
    るスレーブマニピュレータ制御方法。
31. 【請求項３１】 所定の処理対象物に処理を施す処理部
    を有するスレーブマニピュレータの制御用のプログラム
    であって、 第１のマスタマニピュレータから送出された、前記第１
    のマスタマニピュレータが有する第１の操作部の姿勢
    と、第２のマスタマニピュレータから送出された、前記
    第２のマスタマニピュレータが有する第２の操作部の姿
    勢とを取得する取得ステップと、 前記第１の操作部の姿勢と前記第２の操作部の姿勢とを
    統合する統合ステップと、 前記統合ステップでの統合結果に基づいて、前記処理部
    の姿勢を制御する制御ステップとを含むことを特徴とす
    るコンピュータが読み取り可能なプログラムが記録され
    ている記録媒体。