JP2005312919A - Manipulator apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manipulator apparatus of high operability, reliability and safety hardly affected by interference caused by mutual positioning and posture determining operation of a treatment section. <P>SOLUTION: The manipulator apparatus is provided with an operating section 210 provided on the distal end side of an arm section 231 to support a treating instrument 213 turnably around a pitch axis and a yaw axis; a manipulating section 220 provided on the proximal end side of the arm section 231; and a driving force transmission section provided within the arm part 231 to transmit manipulating force in the manipulating section 220 to the operating section 210. The manipulating section is provided with a manipulating lever 222 arranged so that its axial direction axially intersects a center axis Q of the arm section 231, and supported rotatably around a manipulating lever axis P with respect to a bracket 221 mounted to the proximal end side of the arm section 231; and a manipulating device 223 provided at the manipulating lever 22 to cause the treating instrument 213 to perform treating operation and to turn around the pitch axis and yaw axis. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、手術支援用マニピュレータやエネルギ機器等の狭隘部補修用マニピュレータ等のマニピュレータ装置に関し、特に、処置部の位置決め操作と姿勢決めの互いの操作による干渉の影響が少なく微細操作や高精度操作が容易で、操作性、信頼性、安全性の高いものに関する。   The present invention relates to a manipulator device such as a manipulator for assisting surgery and a manipulator for repairing a narrow part such as an energy device, and in particular, there is little influence of interference due to the mutual operation of positioning and posture determination of a treatment section, and a fine operation and a high-precision operation. It is easy to use, and it is related to high operability, reliability and safety.

胆嚢摘出手術等の腹腔鏡下手術においては、図28に示すように、患者Kの腹部に小さな穴Kaをいくつかあけ、それらにトラカール1を取り付け、トラカール1を介して、それらの孔に内視鏡2、鉗子3等を挿入し、操作者(通常、外科医)Sが内視鏡2の映像をモニタ4で見ながら手術を行っている。このような手術方法は、開腹を必要としないため、患者への負担が少なく、術後の回復や退院までの日数が大幅に低減される。このため、適用分野の拡大が期待されている。   In laparoscopic surgery such as cholecystectomy, as shown in FIG. 28, several small holes Ka are made in the abdomen of patient K, trocars 1 are attached to them, and trocars 1 are inserted into these holes. The endoscope 2, the forceps 3, and the like are inserted, and an operator (usually a surgeon) S performs an operation while viewing the image of the endoscope 2 on the monitor 4. Since such an operation method does not require laparotomy, the burden on the patient is small, and the number of days until recovery and discharge from the operation is greatly reduced. For this reason, expansion of application fields is expected.

従来の鉗子にロボット技術を取り入れた医療用マニピュレータ(ロボット鉗子)10が知られている(例えば特許文献1参照)。図29はこのような医療用マニピュレータの一例を示す斜視図である。医療用マニピュレータ10は、姿勢操作部11aと処置操作部11bとを有する操作指令部11と、一端側が操作指令部11に接続された連結部12と、連結部12の他端側に接続され、処置具14を2自由度以上に姿勢変更可能に支持する支持部13a,13bを有する作業部13と、姿勢操作部11aからの操作指令を支持部13a,13bに送って処置具14の姿勢を変更させるとともに、処置操作部11bからの操作指令を処置具14に送って処置具14を動作させる制御部(不図示)とを備えている。   2. Description of the Related Art A medical manipulator (robot forceps) 10 that incorporates robot technology into conventional forceps is known (see, for example, Patent Document 1). FIG. 29 is a perspective view showing an example of such a medical manipulator. The medical manipulator 10 is connected to an operation command unit 11 having a posture operation unit 11a and a treatment operation unit 11b, a connection unit 12 having one end connected to the operation command unit 11, and the other end of the connection unit 12. The working unit 13 having the support portions 13a and 13b that support the treatment instrument 14 so that the posture can be changed in two or more degrees of freedom and the operation command from the posture operation unit 11a are sent to the support portions 13a and 13b to change the posture of the treatment tool 14. A control unit (not shown) that changes the operation command and sends the operation command from the treatment operation unit 11b to the treatment device 14 to operate the treatment device 14 is provided.

また、縫合結紮作業に適した自由度配置を有する医療用マニピュレータが知られている(例えば特許文献2参照)。図30はこのような医療用マニピュレータの一例を示す斜視図である。医療用マニピュレータ20は、作業部21と、操作指令部22と、両端が作業部21と操作指令部22とに接続された連結部23とを備え、作業部21にはさらに術部に処置を施す処置部(グリッパ)24が設けられている。   A medical manipulator having a degree of freedom suitable for a suture ligation operation is known (see, for example, Patent Document 2). FIG. 30 is a perspective view showing an example of such a medical manipulator. The medical manipulator 20 includes a working unit 21, an operation command unit 22, and a connecting unit 23 whose both ends are connected to the work unit 21 and the operation command unit 22. A treatment section (gripper) 24 to be applied is provided.

作業部21は、処置部24を2自由度で姿勢変更が可能に支持する支持部としてのヨー軸関節支持部21a及びロール軸関節支持部21bとを有している。操作指令部22は、2自由度で姿勢を操作する姿勢操作部22aと、処置部24の開閉動作を行う処置操作部22bとを有している。なお、図30中25は支持具、26はトラカール、27は制御回路を示している。   The working unit 21 includes a yaw axis joint support part 21a and a roll axis joint support part 21b as support parts that support the treatment part 24 so that the posture can be changed with two degrees of freedom. The operation command unit 22 includes a posture operation unit 22 a that operates a posture with two degrees of freedom, and a treatment operation unit 22 b that opens and closes the treatment unit 24. In FIG. 30, reference numeral 25 denotes a support, 26 denotes a trocar, and 27 denotes a control circuit.

さらに、位置決め操作と姿勢決め操作とを別々の操作で行う医療用マニピュレータが知られている(例えば特許文献3参照)。図31はこのような医療用マニピュレータの一例を示す側面図である。医療用マニピュレータ30は、作業部31と、操作部32と、両端が作業部31と操作部32とに接続された連結部33とを備え、作業部31にはさらに術部に処置を施す処置部(グリッパ)34が設けられている。操作部32は、位置決めを行う第1の操作部32aと処置部34の姿勢決めを行う第2の操作部32bを備えている。位置決め操作と姿勢決め操作とを別々の操作で行うので、互いの操作による干渉の影響が少なく、微細操作が容易となり、信頼性、安全性を高めることができる。   Furthermore, a medical manipulator that performs a positioning operation and a posture determination operation by separate operations is known (see, for example, Patent Document 3). FIG. 31 is a side view showing an example of such a medical manipulator. The medical manipulator 30 includes a working unit 31, an operation unit 32, and a connecting unit 33 having both ends connected to the working unit 31 and the operation unit 32. A portion (gripper) 34 is provided. The operation unit 32 includes a first operation unit 32 a that performs positioning and a second operation unit 32 b that determines the posture of the treatment unit 34. Since the positioning operation and the posture determination operation are performed as separate operations, the influence of the mutual operation is small, the fine operation is facilitated, and the reliability and safety can be improved.

遠隔操作型マスタスレーブマニピュレータに対して、図29〜図31に示す医療用マニピュレータ10〜30は、操作部(マスタ)と鉗子先端部ハンド(スレーブ)を連結させ一体化し、従来の鉗子の利点である操作者が行った方が簡単で確実な大きく素早い操作と、マニピュレータの利点である微細な作業や難しい角度からの操作の両方を可能としたものである。先端部に曲げ・回転等の関節を備えているため、自由自在にハンドの姿勢を動かすことができ、これまでの鉗子では難しかったいろいろな方向からの縫合作業や結紮作業が容易になる。また、右手はロボット鉗子、左手は従来の鉗子という具合に、従来の手術機器と一緒に使うことができる。さらに、システムが簡単・コンパクトなため、低コストで導入できるというメリットがある。   29-31, the medical manipulators 10 to 30 shown in FIGS. 29 to 31 connect and integrate the operation unit (master) and the forceps tip hand (slave) with the advantage of the conventional forceps. A certain operator can perform both a simple and reliable large and quick operation and a fine work and an operation from a difficult angle, which are the advantages of a manipulator. Since the tip part is provided with a bending / rotating joint, the posture of the hand can be freely moved, and the sewing and ligating operations from various directions that have been difficult with conventional forceps are facilitated. In addition, the right hand can be used with a conventional surgical instrument, such as a robot forceps and a left hand a conventional forceps. Furthermore, since the system is simple and compact, there is an advantage that it can be introduced at low cost.

また、同様の構成のマニピュレータは、作業者が直接その場で作業をすることが困難な場所での作業、すなわちエネルギ機器等の狭隘部の補修作業等にも適している。当然、マニピュレータの寸法(長さ、太さ、大きさ等)は、作業内容、作業領域に応じて設計されるものである。したがって、必ずしも医療用に限定するものではない。
特開2000−350735号公報 特開2002−102248号公報 特開2001−276091号公報
A manipulator having a similar configuration is also suitable for work in a place where it is difficult for an operator to work directly on the spot, that is, for repairing a narrow part such as an energy device. Naturally, the dimensions (length, thickness, size, etc.) of the manipulator are designed according to the work content and work area. Therefore, it is not necessarily limited to medical use.
JP 2000-350735 A JP 2002-102248 A JP 2001-276091 A

上述した医療用マニピュレータ等のマニピュレータ装置であると次のような問題があった。すなわち、手術支援用マニピュレータやエネルギ機器等の狭隘部補修用マニピュレータには、処置部の位置・姿勢の誘導時に、位置決め操作と姿勢決めの互いの操作による干渉の影響が少なく微細操作や高精度操作が容易であることが要求される。すなわち高い操作性、信頼性、安全性が要求される。そのためには、直接のインタフェースである操作部をどのように構成するかが重要である。特に、上述した医療用マニピュレータ10〜30においては、マスタ・スレーブが一体化されているという制限があるため、操作部の形状、寸法、配置等が操作の高精度化、操作性に大きな影響を及ぼす。   The manipulator device such as the medical manipulator described above has the following problems. In other words, in manipulators for narrow part repair such as surgery support manipulators and energy devices, when guiding the position / posture of the treatment section, there is little influence of interference between the positioning operation and the posture determination, and fine operations and high-precision operations Is required to be easy. That is, high operability, reliability, and safety are required. For that purpose, it is important how to configure the operation unit which is a direct interface. In particular, in the medical manipulators 10 to 30 described above, there is a limitation that the master and the slave are integrated, so that the shape, size, arrangement, etc. of the operation unit have a great influence on the high accuracy of the operation and the operability. Effect.

図29及び図30に示す構成の操作部は、操作部の処置操作部の姿勢を、関節角度(ヨー軸やピッチ軸またはヨー軸やロール軸等)をポテンショメータ等の角度検出センサによって検出し、それを作業部の関節角への指令値としている。この方法は、通常のマスタスレーブマニピュレータによるマスタとスレーブの関係と同様である。この場合、処置操作部の姿勢と作業部の処置部の姿勢は、同じであり、直感的に操作を行うことができるため、一般的なマスタスレーブマニピュレータに採用されている。   29 and 30 detects the posture of the treatment operation unit of the operation unit, the joint angle (yaw axis, pitch axis, yaw axis, roll axis, etc.) by an angle detection sensor such as a potentiometer, This is used as a command value for the joint angle of the working unit. This method is the same as the master-slave relationship by a normal master-slave manipulator. In this case, since the posture of the treatment operation unit and the posture of the treatment unit of the working unit are the same and can be operated intuitively, it is employed in a general master-slave manipulator.

しかしながら、腹腔鏡下手術等への適用を考慮した場合、トラカールの位置は、手術中に随時変更できる状態ではないため、所望の位置へ作業部を誘導しようとした場合、操作部は広範囲に動かなければならない場合が多い。したがって、操作者(術者)は左右の腕を大きく広げて、右ないし左あるいは左右の医療用マニピュレータの操作をしなければならない。この場合、処置操作部の姿勢を所定の姿勢に誘導するためには、操作者自身の手首の姿勢に過大な負担をかけることになる。特に、操作者が左右の腕を大きく広げて操作する場合、処置部先端を内側(左右の中心方向)に向けて作業を行う姿勢は、操作者自身の手首の姿勢に過大な負担をかけることになる。したがって、操作者自身の手首に負担のかからない狭い領域での手術しかできなかった。また、医療用マニピュレータ10〜30等において、操作者自身の手首が無理な姿勢で操作を行うと、位置決め操作と姿勢決めの互いの操作による干渉の影響を少なくすることが困難となり、微細操作や高精度操作が不可能となってしまう。   However, when considering application to laparoscopic surgery, etc., the position of the trocar is not in a state that can be changed at any time during the operation, so when trying to guide the working part to the desired position, the operating part moves over a wide range. Often there is a need. Therefore, the operator (operator) must operate the right, left, or left and right medical manipulators with the left and right arms greatly expanded. In this case, in order to guide the posture of the treatment operation unit to a predetermined posture, an excessive burden is placed on the wrist posture of the operator himself. In particular, when the operator performs operations with the left and right arms greatly expanded, the posture of working with the distal end of the treatment section facing inward (center direction of the left and right) places an excessive burden on the posture of the operator's own wrist. become. Therefore, only a surgery in a narrow area where the operator's own wrist is not burdened can be performed. In addition, in the medical manipulators 10 to 30 and the like, if the operator's own wrist is operated with an unreasonable posture, it becomes difficult to reduce the influence of the mutual interference between the positioning operation and the posture determination. High precision operation becomes impossible.

また、医療用マニピュレータ20の場合、縫合時は、ロール軸だけを操作することで湾曲針を理想的な軌道で誘導することができるが、操作者の手首の姿勢に過大な負担をかけた状態では、ロール軸だけを操作し、湾曲針を理想的な軌道で誘導しようとしても、ヨー軸や共通ロール軸等の他の軸が動いてしまうため、湾曲針を理想的な軌跡で誘導することは非常に困難である。   Further, in the case of the medical manipulator 20, during suturing, the curved needle can be guided in an ideal trajectory by operating only the roll shaft, but an excessive burden is placed on the posture of the operator's wrist. Then, even if only the roll axis is operated and the curved needle is guided in an ideal trajectory, other axes such as the yaw axis and the common roll axis move, so the curved needle should be guided in the ideal trajectory. Is very difficult.

そこで、本発明は、処置部の位置決め操作と姿勢決めの互いの操作による干渉の影響が少なく微細操作や高精度操作が容易で、操作性、信頼性、安全性の高いマニピュレータ装置を提供することを目的としている。   Accordingly, the present invention provides a manipulator device that is less affected by the interference between the positioning operation of the treatment section and the operation of determining the posture, is easy to perform a fine operation and a high-precision operation, and has high operability, reliability, and safety. It is an object.

上記課題を解決し目的を達成するために、本発明のマニピュレータ装置は次のように構成されている。   In order to solve the above problems and achieve the object, the manipulator device of the present invention is configured as follows.

被検体内に挿入される処置部と、この処置部を第1軸回り及び第2軸回りに回動自在に支持する作業部と、この作業部が先端側に接続されるアーム部と、このアーム部の基端側に設けられた操作部とを具備し、前記操作部は、前記アーム部の基端側に設けられた第3軸回りに回動自在に支持された操作桿と、この操作桿に設けられ、前記処置部を前記第1軸回り及び前記第2軸回りの回動動作を行わせる操作デバイスとを備えていることを特徴とする。   A treatment portion inserted into the subject, a working portion that rotatably supports the treatment portion around the first axis and the second axis, an arm portion connected to the distal end side, An operating portion provided on the base end side of the arm portion, and the operating portion is provided with an operating rod rotatably supported around a third axis provided on the base end side of the arm portion. An operation device is provided on an operation rod, and includes an operation device that causes the treatment section to rotate around the first axis and the second axis.

本発明によれば、処置部の位置決め操作と姿勢決めの互いの操作による干渉の影響が少なく、操作者への負担が少なく、微細操作や高精度操作が容易で、操作性、信頼性、安全性の高い操作が可能となる。   According to the present invention, there is little influence of interference due to the mutual operation of positioning and posture determination of the treatment section, the burden on the operator is small, fine operation and high precision operation are easy, operability, reliability, safety High-performance operation is possible.

図1は本発明の第1の実施の形態に係る医療用マニピュレータシステム100を示す斜視図、図2は同医療用マニピュレータシステム100に組み込まれた医療用マニピュレータ200を示す側面図、図3は医療用マニピュレータ200に組み込まれた作業部210を示す斜視図、図4は医療用マニピュレータ200に組み込まれた操作部220を示す説明図、図5は操作部220の要部を示す斜視図、図6は同医療用マニピュレータ100に組み込まれた制御装置300の構成を示すブロック図である。   1 is a perspective view showing a medical manipulator system 100 according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view showing a medical manipulator 200 incorporated in the medical manipulator system 100, and FIG. FIG. 4 is an explanatory view showing the operation unit 220 incorporated in the medical manipulator 200, FIG. 5 is a perspective view showing the main part of the operation unit 220, and FIG. These are block diagrams which show the structure of the control apparatus 300 integrated in the medical manipulator 100. FIG.

図1に示すように、医療用マニピュレータシステム100は、マスタ・スレーブ方式で動作する医療用マニピュレータ200と、医療用マニピュレータ200を制御駆動する制御装置300とを備えている。   As shown in FIG. 1, the medical manipulator system 100 includes a medical manipulator 200 that operates in a master / slave manner, and a control device 300 that controls and drives the medical manipulator 200.

図2に示すように、医療用マニピュレータ200は患者の体腔内に挿入される作業部210と、操作者が操作を行う操作部220と、これらを一体に連結するための連結部230とを備えている。   As shown in FIG. 2, the medical manipulator 200 includes a working unit 210 that is inserted into a body cavity of a patient, an operating unit 220 that is operated by an operator, and a connecting unit 230 that connects these together. ing.

作業部210は、図3に示すように、後述するアーム部材231の先端側に取り付けられたピッチ軸回動支持部211と、このピッチ軸回動支持部211にピッチ軸(第1軸)方向に回動支持されたヨー軸回動支持部212と、このヨー軸回動支持部212にヨー軸(第2軸)方向に回動支持された処置具213とを備えている。処置具213は開閉動作自在に構成されている。   As shown in FIG. 3, the working unit 210 includes a pitch axis rotation support unit 211 attached to a distal end side of an arm member 231 described later, and a pitch axis (first axis) direction on the pitch axis rotation support unit 211. And a treatment instrument 213 supported by the yaw axis rotation support unit 212 in the yaw axis (second axis) direction. The treatment tool 213 is configured to freely open and close.

操作部220は、連結部230の基端側に接続されたブラケット221と、このブラケット221に対し、操作桿軸P(第3軸)廻りに回動自在に取り付けられた円柱状の操作桿222と、この操作桿222に取り付けられた操作デバイス223とを備えている。なお、操作桿222の中心軸である操作桿軸Pは、連結部230のアーム部231の中心軸(アーム部231の先端と基端を結ぶ直線)Qと交差する位置に配置されている。この交差位置をWとする。操作桿222の操作デバイス223は処置具213の姿勢決めを行う等の機能を有している。   The operation unit 220 includes a bracket 221 connected to the base end side of the coupling unit 230, and a columnar operation rod 222 attached to the bracket 221 so as to be rotatable about an operation rod shaft P (third axis). And an operation device 223 attached to the operation rod 222. Note that the operating rod axis P, which is the central axis of the operating rod 222, is disposed at a position that intersects with the central axis Q of the arm portion 231 of the connecting portion 230 (a straight line connecting the distal end and the proximal end of the arm portion 231). Let this intersection position be W. The operation device 223 of the operation rod 222 has a function of determining the posture of the treatment tool 213.

操作デバイス223は、図4に示すように、横方向ダイヤル(ヨー軸操作:第1のダイヤル)224と、縦方向ダイヤル(ピッチ軸操作:第2のダイヤル)225と、処置具213を開閉するためのトリガ226と、操作モード切替スイッチ227とを備えている。横方向ダイヤル224と縦方向ダイヤル225は、親指による操作、トリガ226と操作モード切替スイッチ227は、人差し指による操作が可能な配置となっている。もちろん、横方向ダイヤル224と操作モード切替スイッチ227を人差し指、縦方向ダイヤル225を親指、トリガ226を中指など、操作しやすい指で操作しても問題ない。   4, the operation device 223 opens and closes a horizontal dial (yaw axis operation: first dial) 224, a vertical dial (pitch axis operation: second dial) 225, and the treatment instrument 213. Trigger 226 and an operation mode changeover switch 227 are provided. The horizontal dial 224 and the vertical dial 225 can be operated with the thumb, and the trigger 226 and the operation mode changeover switch 227 can be operated with the index finger. Of course, there is no problem even if the horizontal dial 224 and the operation mode changeover switch 227 are operated with an index finger, the vertical dial 225 is a thumb, and the trigger 226 is a middle finger.

なお、処置部が開閉動作を必要としない電気メスのような場合は、開閉のための自由度、駆動系は不要であるため、例えばトリガ226を設ける必要はない。   When the treatment unit is an electric knife that does not require an opening / closing operation, the degree of freedom for opening and closing and the drive system are unnecessary, and therefore, for example, the trigger 226 need not be provided.

横方向ダイヤル224、縦方向ダイヤル225及びトリガ226には、その回動量を検出するセンサがそれぞれ組み込まれており、センサ信号は制御装置300にて処理される。   The horizontal dial 224, the vertical dial 225, and the trigger 226 each incorporate a sensor that detects the amount of rotation thereof, and the sensor signal is processed by the control device 300.

横方向ダイヤル224と縦方向ダイヤル225には、操作桿222との相対的な回動量を検出するセンサとして、回動角度を検出するインクリメンタルエンコーダが組み込まれている。インクリメンタルエンコーダは、具体的には、制御周期間隔におけるダイヤルの回動量を検出し、その検出量と対応した角度を現在の目標値に加算することで、システムの起動時やマスタ・スレーブ動作開始時の操作部姿勢に対する相対的な回動量を算出する。   The horizontal dial 224 and the vertical dial 225 incorporate an incremental encoder that detects a rotation angle as a sensor that detects a relative rotation amount with the operation rod 222. Specifically, the incremental encoder detects the amount of dial rotation in the control cycle interval, and adds the angle corresponding to the detected amount to the current target value. The relative rotation amount with respect to the operation unit posture is calculated.

横方向ダイヤル224や縦方向ダイヤル225は基準位置が明確でない円筒形であるため、制御周期間隔前の状態からのダイヤルの相対的な回動量を、制御装置300で作業部210の目標値へ変換演算することで、マニピュレータを使うたびにダイヤルを基準姿勢へ合わせるといった手間を省け、操作性が向上する。   Since the horizontal dial 224 and the vertical dial 225 have a cylindrical shape whose reference position is not clear, the relative rotation amount of the dial from the state before the control cycle interval is converted into the target value of the working unit 210 by the control device 300. By calculating, it saves the trouble of adjusting the dial to the reference posture every time the manipulator is used, and the operability is improved.

なお、横方向ダイヤル224と縦方向ダイヤル225について絶対値出力センサ(アブソリュートエンコーダやポテンショメータなど)を適用するのであれば、基準姿勢を明確にする基準位置指示部(基準印や基準形状)をダイヤル部に装備すればよい。例えば図7〜図10に示すように、基準位置が触感でわかるような形状に横方向ダイヤル224を形成する。なお、図7〜図10において、図4と同一機能部分には同一符号を付した。   If an absolute value output sensor (such as an absolute encoder or a potentiometer) is applied to the horizontal dial 224 and the vertical dial 225, a reference position indicating unit (reference mark or reference shape) for clarifying the reference posture is provided on the dial unit. Equipped with For example, as shown in FIGS. 7 to 10, the horizontal dial 224 is formed in a shape such that the reference position can be recognized by tactile sensation. 7 to 10, the same functional parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals.

図7は横方向ダイヤル224の回転軸に平行な線状の凹状に形成された基準部位224p、図8は平坦面に形成された基準部位224q、図9は球面凹状に形成された基準部位224r、図10は球面凸状に形成された基準部位224sを備えている。この他、ダイヤル224に基準ラインを表示し、操作桿222に対応する印や目盛を刻印してもよい。基準位置指示部は、視覚的に認識し易い箇所に配置しても良いし、ダイヤルを操作する指が自然の姿勢(どちらに動かすでもなく自然かつ中立な姿勢)となる箇所に配置しても良い。さらには、操作する指の移動量を軽減するように他のダイヤルに近い箇所に配置してもよい。   7 is a reference portion 224p formed in a linear concave shape parallel to the rotation axis of the lateral dial 224, FIG. 8 is a reference portion 224q formed in a flat surface, and FIG. 9 is a reference portion 224r formed in a spherical concave shape. FIG. 10 includes a reference portion 224s formed in a spherical convex shape. In addition, a reference line may be displayed on the dial 224 and a mark or scale corresponding to the operation rod 222 may be stamped. The reference position indicating unit may be arranged in a place where it can be easily recognized visually, or may be arranged in a place where the finger operating the dial assumes a natural posture (a natural and neutral posture, not to move to either). good. Furthermore, it may be arranged at a location close to another dial so as to reduce the amount of movement of the operated finger.

さらに、印や基準形状が基準位置と一致した場合に、クリック感を生じさせることで、操作者に判るようにしても良い。クリック感を発生させるためには、例えば図11に示すよう構成する。すなわち、操作桿222に凹部222aを設け、この凹部222aにバネ222bの基端部を固定し、このバネ222bの先端に球体222cを取り付ける。また、横方向ダイヤル224に凹部224kを設ける。これにより、横方向ダイヤル224が基準位置に達したときに、球体222cが凹部224kに軽く係合するようにしておけば操作者はクリック感を感じる。   Further, when the mark or the reference shape coincides with the reference position, the operator may be able to recognize the click feeling. In order to generate the click feeling, for example, a configuration as shown in FIG. That is, the operation bar 222 is provided with a recess 222a, the base end of the spring 222b is fixed to the recess 222a, and the spherical body 222c is attached to the tip of the spring 222b. Further, the lateral dial 224 is provided with a recess 224k. Thus, when the lateral dial 224 reaches the reference position, the operator feels a click feeling if the sphere 222c is lightly engaged with the recess 224k.

また、クリック感を発生させる代わりに、センサで読み取った情報をモニタ表示や音で提示することもできる。クリック感が生じる回動位置付近では、球体222cが凹部224kに嵌りこもうとするので、ダイヤルを自由に微小回動させるには熟練を要するが、クリック間を与える機構の代わりにモニタ表示や音で提示する構成とすることで、熟練していない操作者にも回動の微調整を容易に行わしめることができる。   Further, instead of generating a click feeling, the information read by the sensor can be presented by monitor display or sound. In the vicinity of the rotation position where the click sensation occurs, the sphere 222c tries to fit into the recess 224k. Therefore, skill is required to freely rotate the dial by a small amount. By adopting the configuration presented in (3), it is possible to easily perform fine adjustment of rotation even for an unskilled operator.

もちろん、クリック感とモニタ表示や音での提示を併用することもでき、このような構成によれば基準姿勢の認識率が高まり、器具のトラカール通過などにおいてより安全性が向上するといった効果を奏する。   Of course, it is also possible to use both a click feeling and a monitor display or sound presentation. With such a configuration, the recognition rate of the reference posture is increased, and the safety is improved when the instrument passes through the trocar. .

一方、トリガ226のように動作範囲が限定されるデバイスについては、センサによって検出された量を絶対値として処理し姿勢目標値を算出するスライドポテンショメータ等が設けられている。なお、トリガ226は下死点で固定するロック機構が設けられていてもよい。   On the other hand, a device such as the trigger 226 that has a limited operating range is provided with a slide potentiometer or the like that calculates the posture target value by processing the amount detected by the sensor as an absolute value. In addition, the trigger 226 may be provided with a lock mechanism for fixing at the bottom dead center.

上記で説明した操作部220について、その構造をさらに詳しく説明する。図4からもわかるように、操作桿222は円柱状のシンプルな外形となっている。このため、比較的洗浄しやすい構造となっている。図5は、横方向ダイヤル224のセンサ部分を示す分解斜視図である。センサ部として、非接触式・反射式の光学エンコーダを用い、以下のような構成とすることで安全性・信頼性の高いシステムが構築できる。図5中224aは蓋部、224bはホイール、224cは照射受光部を示している。照射受光部224cは操作桿222側に設けられ、反射面をホイール224b側に配置することで、配線が必要な部分、水洗い洗浄に不適な部分を操作桿222内部に配置でき、洗浄性を確保できる。一方、ホイール224bは取り外し可能な構造となっており、操作桿222とホイール224bとの隙間に浸入した汚れも落としやすくなる。   The structure of the operation unit 220 described above will be described in more detail. As can be seen from FIG. 4, the operation rod 222 has a simple cylindrical shape. For this reason, the structure is relatively easy to clean. FIG. 5 is an exploded perspective view showing a sensor portion of the lateral dial 224. A non-contact / reflective optical encoder is used as the sensor unit, and a system with high safety and reliability can be constructed with the following configuration. In FIG. 5, 224a indicates a lid portion, 224b indicates a wheel, and 224c indicates an irradiation light receiving portion. The irradiation light receiving unit 224c is provided on the operation rod 222 side, and by arranging the reflection surface on the wheel 224b side, a portion requiring wiring and a portion unsuitable for washing with water can be arranged inside the operation rod 222 to ensure the cleaning property. it can. On the other hand, the wheel 224b has a removable structure, and it is easy to remove dirt that has entered the gap between the operation rod 222 and the wheel 224b.

手技によって操作者の手には血液等が付着し、その手で操作された医療用マニピュレータ200にも血液が付着する。操作ダイヤル表面に血液がついた状態で、ダイヤルを回転操作すると、血液が付着した部分が照射受光部224cにも広がる場合がある。このため、1つのホイール224bに対し、2つの照射受光部224cを設け、2つの照射受光部224cは等しい変化量を出力するよう構成する。なお、2つの照射受光部224cは通常互いに同一の出力であるため、制御装置300で両者の出力値の大きさを比較し、片方の出力の変化が停止しても、もう一方に出力変化が確認されれば、操作されていると判断し演算する。 仮に隙間に血液が浸入し、照射受光部224cに付着しても、もう一方の照射受光部224cで認識できるためセンサの機能を存続できる。また、ホイール224bの一部に血液が付着しても、その部分の操作が不能になることもない。一方の照射受光部224c上にホイール224bの血液付着部分が通過し出力がなされなくとも、その照射受光部224cと離れたところに位置するもう一方の照射受光部224cの上部を通過するホイール224bには血液が付着していないので正常に読み取ることができる。これにより、操作部220の信頼性を向上させることができる。   By the procedure, blood or the like adheres to the operator's hand, and blood also adheres to the medical manipulator 200 operated by the hand. If the dial is rotated while blood is on the surface of the operation dial, a portion to which blood has adhered may spread to the irradiation light receiving unit 224c. For this reason, two irradiation light-receiving parts 224c are provided for one wheel 224b, and the two irradiation light-receiving parts 224c are configured to output the same amount of change. Since the two irradiation light receiving units 224c usually have the same output, the control device 300 compares the output values of the two, and even if the change in the output of one of the two stops, the output change occurs in the other. If it is confirmed, it is determined that it is being operated, and calculation is performed. Even if blood enters the gap and adheres to the irradiation light receiving unit 224c, it can be recognized by the other irradiation light receiving unit 224c, so that the function of the sensor can be continued. Further, even if blood adheres to a part of the wheel 224b, the operation of that part is not disabled. Even if the blood adhering part of the wheel 224b passes on one irradiation light receiving part 224c and no output is made, the wheel 224b passing through the upper part of the other irradiation light receiving part 224c located away from the irradiation light receiving part 224c. Can be read normally because no blood is attached. Thereby, the reliability of the operation unit 220 can be improved.

なお、一般に回転角検出範囲が0〜300度程度と限られているポテンショメータのような絶対値出力センサを用いた場合、複数個のポテンショメータを、互いに位相をずらして配置し、これらの出力を組み合わせて角度を判断させるように構成すれば、あたかもインクリメンタルエンコーダのように、回動角の制限をなくすことができる。   In general, when using an absolute value output sensor such as a potentiometer whose rotation angle detection range is limited to about 0 to 300 degrees, a plurality of potentiometers are arranged out of phase with each other, and these outputs are combined. If the angle is determined, the restriction of the rotation angle can be eliminated as if it were an incremental encoder.

操作モード切替スイッチ227は、マスタ・スレーブ動作の開始・終了、初期姿勢復帰動作等の操作モードの切り替えを行うスイッチである。   The operation mode switch 227 is a switch for switching operation modes such as start / end of a master / slave operation and an initial posture return operation.

連結部230は、円管状のアーム部231と、このアーム部231の基端側に設けられた駆動部232とを備えている。駆動部232で発生した駆動力はアーム部231内に配置されたワイヤやロッド、ギヤ等で構成される動力伝達部(不図示)を介して作業部210に伝達される。   The connecting part 230 includes a tubular arm part 231 and a drive part 232 provided on the base end side of the arm part 231. The driving force generated by the driving unit 232 is transmitted to the working unit 210 via a power transmission unit (not shown) composed of wires, rods, gears and the like disposed in the arm unit 231.

制御装置300は、図6に示すように、電源部301、演算部302、モータ駆動回路部303、安全保護装置304、各種スイッチ305,306などを備えている。   As shown in FIG. 6, the control device 300 includes a power supply unit 301, a calculation unit 302, a motor drive circuit unit 303, a safety protection device 304, various switches 305 and 306, and the like.

電源部301は、外部電源からトランスを介して得た電力を、演算部302とモータ駆動回路部303へ供給する。   The power supply unit 301 supplies power obtained from an external power supply via a transformer to the calculation unit 302 and the motor drive circuit unit 303.

演算部302は、CPU、記憶装置、論理回路、インタフェース等を有し、操作部220の操作角度を読み取るとともに、作業部210を駆動する駆動部232の制御目標値を生成する機能と、駆動部232の動作角度を測定する角度センサ233の情報を読み込むとともに、駆動部232の制御目標値を比較し、その偏差を解消するようにモータ指令入力を算出する機能とを有している。また各種スイッチ305,306等の信号入力を監視し、予め決められたプログラムに沿って制御演算を行う。演算部302は、これらの処理を、予め決められた制御周期にしたがって繰り返す。   The calculation unit 302 includes a CPU, a storage device, a logic circuit, an interface, and the like, reads the operation angle of the operation unit 220, generates a control target value of the drive unit 232 that drives the work unit 210, and a drive unit It has a function of reading information of an angle sensor 233 that measures the operating angle of 232, comparing control target values of the drive unit 232, and calculating a motor command input so as to eliminate the deviation. Further, signal inputs to the various switches 305, 306, etc. are monitored, and control calculations are performed according to a predetermined program. The calculation unit 302 repeats these processes according to a predetermined control cycle.

モータ駆動回路303は、演算部302からの指令入力にしたがって駆動部232ヘ電力を出力する回路である。安全保護装置304は、演算部302の演算周期異常、モータ駆動回路異常、緊急停止指令等の異常事態に備えて、医療用マニピュレータ200への電力を遮断し、その動作を直ちに停止させる装置である。各種スイッチ305,306は、制御装置300の筐体に装備され、医療用マニピュレータ200の動作状態の切換指令、電源切換等に使われる。   The motor drive circuit 303 is a circuit that outputs electric power to the drive unit 232 in accordance with a command input from the calculation unit 302. The safety protection device 304 is a device that cuts off the power to the medical manipulator 200 and immediately stops its operation in preparation for an abnormal situation such as a calculation cycle abnormality of the calculation unit 302, a motor drive circuit abnormality, or an emergency stop command. . The various switches 305 and 306 are mounted on the casing of the control device 300, and are used for switching commands for operating states of the medical manipulator 200, power switching, and the like.

マンマシンインターフェイスは、制御装置300の筐体に設けられるか、これに接続される機器であり、医療用マニピュレータ200の動作状態の切換指令、電源切換、動作モードの状態表示等に使われる。   The man-machine interface is a device that is provided in or connected to the casing of the control device 300, and is used to switch the operation state of the medical manipulator 200, switch the power supply, display the state of the operation mode, and the like.

このように構成された医療用マニピュレータシステム100は、次のようにして取り扱う。操作者(術者)は、作業部210を患者腹壁のトラカールから腹腔内に挿入し、操作部220を操作することで、作業部210の処置具213を所定の位置、姿勢に誘導し、腹腔鏡下手術を行う。   The medical manipulator system 100 configured as described above is handled as follows. The operator (operator) inserts the working unit 210 into the abdominal cavity from the trocar of the patient's abdominal wall and operates the operating unit 220 to guide the treatment tool 213 of the working unit 210 to a predetermined position and posture. Perform mirror surgery.

操作者は、操作桿222を握り大きく動かすことで、トラカールを支点にして、作業部210を腹腔内の任意の位置へ誘導することができる。さらに、操作デバイス223により、処置具213の姿勢操作や把持操作を行うことができる。   The operator can guide the working unit 210 to an arbitrary position in the abdominal cavity by using the trocar as a fulcrum by grasping and moving the operating rod 222 greatly. Further, the operation device 223 can be used to perform a posture operation or a gripping operation of the treatment tool 213.

この時、操作桿222は、ブラケット221に対して、操作桿軸P廻りに回転自在に支持されているため、操作桿222を大きく動かしても、操作デバイス223は、操作者に対して常に操作しやすい向きに保つことができ、操作者の手首の姿勢に過大な負担をかけることはない。また、所定の必要な角度の範囲(例えば±90度以内の角度、±30度、±45度、非対称などでもよい)のみ回転自在とすることで、操作桿222は不必要な角度に回転することを防止することができ、ケーブルの破断防止やトラカール挿入時の安定性向上などの効果がある。   At this time, since the operating rod 222 is rotatably supported around the operating rod axis P with respect to the bracket 221, even if the operating rod 222 is moved greatly, the operating device 223 always operates with respect to the operator. Can be kept in an easy-to-use orientation, and an excessive burden is not placed on the wrist posture of the operator. In addition, the operation rod 222 can be rotated to an unnecessary angle by allowing only a predetermined necessary angle range (for example, an angle within ± 90 degrees, ± 30 degrees, ± 45 degrees, or asymmetrical) to be rotatable. This is effective in preventing cable breakage and improving stability when inserting a trocar.

また、処置具213の姿勢決めには通常3つの姿勢軸が必要となるが、操作デバイス223により操作できるのはヨー軸と、ピッチ軸の2つの姿勢軸しかない。この場合であっても、アーム部231をその中心軸Q廻りに回動させることで、処置具213を任意の姿勢に誘導することが可能である。この時、操作桿軸Pと中心軸Qとが交差する配置となっているので、操作桿222が回転自在に支持されていた場合でも、操作桿222だけを握って、他の部分を支えたりすることなく、操作桿222を中心軸Q廻りに回転させ、処置具213に対する中心軸Q廻りの姿勢誘導が容易となる。   In addition, although three posture axes are usually required for determining the posture of the treatment instrument 213, the operation device 223 can be operated only by two posture axes, a yaw axis and a pitch axis. Even in this case, the treatment tool 213 can be guided to an arbitrary posture by rotating the arm portion 231 around the central axis Q. At this time, since the operation rod axis P and the central axis Q intersect each other, even when the operation rod 222 is rotatably supported, only the operation rod 222 is gripped to support other parts. Without this, the operation rod 222 is rotated around the central axis Q, and the posture guidance around the central axis Q with respect to the treatment instrument 213 is facilitated.

また逆に、処置具213が受ける外力(並進力、モーメント)に対しても、操作桿軸Pと中心軸Qとが交差する配置となっているので、その外力を操作桿222を介して操作者に伝えることが可能なため、作業部210が不用意に中心軸Q廻りに回転させられることを防ぐことができる。   Conversely, the external force (translational force, moment) received by the treatment tool 213 is also arranged so that the operating rod axis P and the central axis Q intersect with each other. Therefore, it is possible to prevent the working unit 210 from being inadvertently rotated around the central axis Q.

上述したように、本実施の形態に係る医療用マニピュレータシステム100によれば、作業部の位置誘導時においても、操作デバイス223は、操作者に対して操作しやすい姿勢を保つことができ、さらに、処置具213の連結部230の中心軸Q廻りの姿勢誘導も容易となることにより、位置決め操作と姿勢決めの互いの操作による干渉の影響をなくすことが容易で、微細操作や高精度操作が可能で、操作性、信頼性、安全性を高めることができる。親指の動きと処置部の動きを一致あるいは対応させやすくすることができるため操作が直感的となる。   As described above, according to the medical manipulator system 100 according to the present embodiment, the operation device 223 can maintain an easy-to-operate posture for the operator even during the position guidance of the working unit. In addition, since the posture guidance around the central axis Q of the connecting portion 230 of the treatment instrument 213 is facilitated, it is easy to eliminate the influence of the mutual interference between the positioning operation and the posture determination, and fine operations and high-precision operations can be performed. It is possible to improve operability, reliability and safety. Since the movement of the thumb and the movement of the treatment section can be easily matched or matched, the operation becomes intuitive.

操作モード切替スイッチ227を操作デバイス223に設けることで、全ての操作を、持ち替え動作や一方の手での支持する動作等をすることなく、片手で行うことができ、操作性がより向上するとともに、不要な動作を排除することができるため安全性が大幅に向上できる。   By providing the operation mode changeover switch 227 in the operation device 223, all operations can be performed with one hand without performing a holding operation or a supporting operation with one hand, and the operability is further improved. Since unnecessary operations can be eliminated, safety can be greatly improved.

また、トリガ226は、下死点まで握り込むと、そこでロックされ、処置具213は閉じた状態で固定できる。もう一度トリガ226を握り込むことでロックが解除され、処置具213は開いた状態に戻る。これにより、処置具213が縫合用の針を把持した状態で操作者はトリガ226に力を入れる必要が無くなるため、作業部210の姿勢決め操作や縫合操作に集中でき、より安全な操作が可能となる。   Further, when the trigger 226 is grasped to the bottom dead center, the trigger 226 is locked there, and the treatment instrument 213 can be fixed in a closed state. By holding the trigger 226 once again, the lock is released and the treatment instrument 213 returns to the open state. This eliminates the need for the operator to apply force to the trigger 226 while the treatment instrument 213 holds the suturing needle, so that it is possible to concentrate on the posture determination operation and the suturing operation of the working unit 210, and a safer operation is possible. It becomes.

なお、図2に示すように、操作桿222の把持部中心G1が、中心軸Qと操作桿軸Pとの交差位置Wより医療用マニピュレータ200の重心G2側となるように配置されている。これにより、比較的質量の大きい駆動部232の質量による連結部230の中心軸Q廻りのモーメントを支えやすくなり、操作性が向上する。   As shown in FIG. 2, the grip portion center G1 of the operating rod 222 is arranged so as to be closer to the center of gravity G2 of the medical manipulator 200 than the intersection position W between the central axis Q and the operating rod axis P. Thereby, it becomes easy to support the moment around the central axis Q of the connecting portion 230 due to the mass of the drive portion 232 having a relatively large mass, and the operability is improved.

さらに、横方向ダイヤル224と、縦方向ダイヤル225と、トリガ226と、操作モード切替スイッチ227の各中心を所定の一方向から投影した際に同一平面上(すなわち操作桿軸Pを含む1つの平面上)に配置されるように設けることで、左手用、右手用の区別無くどちらの手でも操作が可能となる。手術中の医療用マニピュレータ200の左右の手の持ち替えや助手との持ち替え作業時の制約をなくすことができ、手術時間の短縮とともに安全性が向上する。   Further, when the centers of the horizontal dial 224, the vertical dial 225, the trigger 226, and the operation mode changeover switch 227 are projected from a predetermined direction (that is, one plane including the operation rod axis P). By providing it so that it can be placed on the top), it is possible to operate with either hand regardless of left-hand or right-hand use. The restriction at the time of changing the left and right hands of the medical manipulator 200 during the operation and the change operation with the assistant can be eliminated, and the safety is improved as the operation time is shortened.

また、横方向ダイヤル224と、縦方向ダイヤル225と、トリガ226と、操作モード切替スイッチ227を、操作桿軸Pを含む1つの平面に対して対称な形状とすることで、左手でも右手でも違和感なく操作が可能となる。   In addition, by making the horizontal dial 224, the vertical dial 225, the trigger 226, and the operation mode changeover switch 227 symmetrical with respect to one plane including the operation rod axis P, the left and right hands feel uncomfortable. Operation becomes possible.

なお、ダイヤル操作量と作業部動作量との比率や動作方向は、制御装置300に装備されたインタフェースによって操作者の意図によって設定できる。このとき、算出された姿勢操作量の相対量に対し、設定された比率と方向付けによる符号を加味した上で姿勢目標値へ加算すればよい。横方向ダイヤル224と縦方向ダイヤル225に対しそれぞれ任意に演算処理を設定できる機能を備えているので、作業部210の姿勢軸構成が異なる場合でも、同じ操作部220を使用して操作することが可能となる。例えば、図12に示すように、作業部210において、ヨー軸廻り及びロール軸廻りの自由度として構成されている場合、横方向ダイヤル224をヨー軸操作、縦方向ダイヤル225をロール軸操作に割り当てるようにしてもよい。   The ratio between the dial operation amount and the work unit operation amount and the operation direction can be set by the operator's intention through an interface provided in the control device 300. At this time, the calculated relative amount of the posture operation amount may be added to the posture target value after taking into account the set ratio and the sign of orientation. Since it has a function that can arbitrarily set computation processing for the horizontal dial 224 and the vertical dial 225, even if the posture axis configuration of the working unit 210 is different, it can be operated using the same operation unit 220. It becomes possible. For example, as shown in FIG. 12, when the working unit 210 is configured with degrees of freedom around the yaw axis and the roll axis, the horizontal dial 224 is assigned to the yaw axis operation and the vertical dial 225 is assigned to the roll axis operation. You may do it.

縫合時は、ロール軸だけを操作することで湾曲針を理想的な軌道で誘導することができるが、本実施例によるマニピュレータの場合、親指の動作だけで、縦方向ダイヤル225のみを動かし、ロール軸だけを操作することが可能で、湾曲針を理想的な軌道で誘導することができる。   At the time of suturing, the curved needle can be guided in an ideal trajectory by operating only the roll shaft. However, in the case of the manipulator according to the present embodiment, only the vertical dial 225 is moved by the thumb movement, and the roll is moved. Only the axis can be operated, and the curved needle can be guided in an ideal trajectory.

さらに、横方向ダイヤル224と縦方向ダイヤル225の大きさを適宜変えてもよい。すなわち、作業部210におけるヨー軸廻りやロール軸廻りの動作範囲や動作速度は、関節自由度の配置、主たる作業内容等によって必ずしも同じではない。例えば、縫合作業を行う際、ロール軸廻りは大きな角度範囲を動かす必要がある。このため、縦方向ダイヤル225にロール軸を割り当てるとともに、その半径を小型にすることにより、操作者は少しの操作でロール軸を大きな角度範囲で動かすことが可能となり、縫合作業の効率を高めることができる。   Further, the sizes of the horizontal dial 224 and the vertical dial 225 may be changed as appropriate. That is, the operation range and operation speed around the yaw axis and the roll axis in the working unit 210 are not necessarily the same depending on the arrangement of the degree of freedom of the joint, the main work contents, and the like. For example, when performing a sewing operation, it is necessary to move a large angular range around the roll axis. For this reason, by assigning a roll axis to the longitudinal dial 225 and reducing the radius thereof, the operator can move the roll axis within a large angle range with a small amount of operation, thereby increasing the efficiency of the sewing work. Can do.

医療用マニピュレータシステム100は、上述した実施の形態のみに限られず、例えば、図13に示すように、中心軸Qと操作桿軸Pとが直交しないように配置しても同様の効果を得ることができる。   The medical manipulator system 100 is not limited to the above-described embodiment. For example, as shown in FIG. 13, the same effect can be obtained even if the central axis Q and the operating rod axis P are not orthogonally crossed. Can do.

図14は、上述した医療用マニピュレータシステム100に組み込まれた操作部220の変形例を示す図である。なお、図14において図4と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。   FIG. 14 is a view showing a modification of the operation unit 220 incorporated in the medical manipulator system 100 described above. 14, the same functional parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図14に示す操作部220においては、横方向ダイヤル224の代わりに小型の横方向ダイヤル228を用いている。本変形例でも同様の効果を得ることができる。特に、図3に示すようなヨー軸とピッチ軸とから構成されているマニピュレータの操作をそれぞれのダイヤルで指令する場合のように、両者の操作量が同等であるシステムの場合に有効である。   In the operation unit 220 shown in FIG. 14, a small lateral dial 228 is used instead of the lateral dial 224. Similar effects can be obtained in this modification. In particular, it is effective in the case of a system in which the operation amounts of both are equivalent, such as instructing the operation of a manipulator composed of a yaw axis and a pitch axis as shown in FIG.

図15は、上述した医療用マニピュレータシステム100に組み込まれた操作部220の変形例を示す図である。なお、図15において図4と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。   FIG. 15 is a diagram showing a modification of the operation unit 220 incorporated in the medical manipulator system 100 described above. In FIG. 15, the same functional parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図15に示す操作部220においては、横方向ダイヤル224及び縦方向ダイヤル225の代わりに2方向同時位置指令入力可能なトラックボール240を用いている。本変形例では、横方向ダイヤル224及び縦方向ダイヤル225を用いた場合と同様の効果が得られるとともに、横方向ダイヤル224と縦方向ダイヤル225間の指の移動が不要となるため、操作する場合の指の移動動作を最小限に抑えることができる。   In the operation unit 220 shown in FIG. 15, a track ball 240 capable of inputting two-way simultaneous position commands is used instead of the horizontal dial 224 and the vertical dial 225. In this modification, the same effect as that obtained when the horizontal dial 224 and the vertical dial 225 are used is obtained, and the movement of the finger between the horizontal dial 224 and the vertical dial 225 is not necessary. The movement of the finger can be minimized.

操作性を向上させるために、トラックボール240の横方向回転と縦方向回転による位置指令値の変化量(速度)を検出し、これらの変化量を比較し、変化量の大きい位置指令値を優先する構成とすることで、ヨー軸とピッチ軸、あるいは、ヨー軸とロール軸は、それぞれ独立に動かすことができるためより安全性を向上させることができる。なお、位置を誘導するような操作指令の場合には、移動時間を短縮することができるため、通常2方向同時に動かす方法を採ってもよい。   In order to improve operability, the change amount (speed) of the position command value due to the horizontal rotation and the vertical rotation of the trackball 240 is detected, these change amounts are compared, and the position command value having a large change amount is prioritized. By adopting such a configuration, the yaw axis and the pitch axis, or the yaw axis and the roll axis can be moved independently, so that the safety can be further improved. In the case of an operation command that guides the position, the movement time can be shortened, and therefore, a method of usually moving two directions simultaneously may be adopted.

図16に示す操作部220においては、横方向ダイヤル224及び縦方向ダイヤル225の代わりに2方向同時位置指令入力可能なタッチパッド241を用いている。すなわち、タッチパッド241上での横方向の指の移動を横方向ダイヤル224に対応させ、縦方向の指の移動を縦方向ダイヤル225に対応させることで、上述したトラックボール240を用いた場合と同様の効果を得ることができる。   In the operation unit 220 shown in FIG. 16, a touch pad 241 capable of inputting two-way simultaneous position commands is used instead of the horizontal dial 224 and the vertical dial 225. That is, the movement of the finger in the horizontal direction on the touch pad 241 corresponds to the horizontal dial 224, and the movement of the finger in the vertical direction corresponds to the vertical dial 225. Similar effects can be obtained.

ここで、意図せぬ動作を避けるために、横方向操作と縦方向操作を互いに独立させて行わせる方法について図17を参照しながら説明する。例えば、ヨー軸の操作量θyとロール軸の操作量θrにおいて、両者の大きさの比較と、それぞれの値と基準値との比較によって目標値演算を行う。具体的には次のような手法をとる。   Here, in order to avoid an unintended operation, a method of performing the horizontal direction operation and the vertical direction operation independently from each other will be described with reference to FIG. For example, in the yaw axis operation amount θy and the roll axis operation amount θr, the target value is calculated by comparing the magnitudes of the two and comparing the respective values with the reference values. Specifically, the following method is taken.

操作量の一定検出周期(例えば制御周期と等しい)毎に、操作量の変化量の絶対値|Δθx|(x=y,r)を算出する。操作量の変化量の絶対値がゼロに近い基準値Naよりも小さいとき、これは操作者の意図した動作ではなく、手ぶれや信号ノイズによる変化と判断し、この場合は操作量を姿勢目標値には加算しない(領域A)。次に、基準値Naよりも大きい基準値Nbと変化量の絶対値とを比較する。両者の操作量の絶対値が共に基準値Nbより大きい場合、両者の操作量は操作者の意図した動作と判断し、共に操作量を姿勢目標値に加算する(領域C)。さらに、両者の操作量の絶対値が基準値Naより大きく、かつ、Nbより小さい範囲を領域Bとする。領域Bでは、両者の値を比較し、大きい方を目標値に加算し、小さい方は加算しない。この領域Bにおける変化量の小ささでは操作者の意図した動きとは見なさないと判断する。   The absolute value | Δθx | (x = y, r) of the amount of change in the manipulated variable is calculated every fixed manipulated variable detection period (for example, equal to the control period). When the absolute value of the change amount of the operation amount is smaller than the reference value Na close to zero, it is determined that this is not an operation intended by the operator but a change due to camera shake or signal noise. In this case, the operation amount is set as the posture target value. Is not added to (region A). Next, the reference value Nb larger than the reference value Na is compared with the absolute value of the change amount. When both absolute values of the operation amounts are larger than the reference value Nb, it is determined that the operation amounts of both are the movements intended by the operator, and both the operation amounts are added to the posture target value (area C). Further, a region B is defined as a range in which the absolute values of the manipulated variables of both are larger than the reference value Na and smaller than Nb. In region B, the two values are compared, the larger one is added to the target value, and the smaller one is not added. It is determined that the small change amount in the region B is not regarded as the movement intended by the operator.

なお、一方が領域Cにあり、もう一方が領域Bにあれば、領域Cの値はそのまま採用され、領域Bの値は採用されない。但し、一方が領域Bの値であるが、もう一方が領域Aまたはゼロの場合は、領域Bの値でも採用する。これは単独でゆっくり操作しているためと判断できるからである。共に領域Aにある場合は、共に採用されない。領域Aにかかるぐらい非常にゆっくり操作したい場合、領域Bにおいて複数を同時に操作したい場合には、目標値変換時の比率設定を変えればよいので、操作量の変化においては上記に述べた3つの領域による操作量の演算切り替え機能は有効である。また、基準値Naや基準値Nbの大きさを設定できる機能を有することで、操作者の好みに応じた操作部を提供することができ操作性の向上に寄与するものである。   If one is in the region C and the other is in the region B, the value of the region C is adopted as it is, and the value of the region B is not adopted. However, one is the value of the region B, but when the other is the region A or zero, the value of the region B is also adopted. This is because it can be judged that it is operating slowly by itself. When both are in the area A, they are not adopted. If you want to operate very slowly to reach the area A, or if you want to operate more than one at the same time in the area B, you can change the ratio setting at the time of target value conversion. The operation amount calculation switching function is effective. In addition, by having the function of setting the size of the reference value Na and the reference value Nb, an operation unit according to the operator's preference can be provided, which contributes to improvement in operability.

このように、横方向操作と縦方向操作による位置指令値の変化量(速度)を検出し、変化量を比較し、変化量の大きさに応じて変化量の大きい指令値を優先する構成とすることにより、操作者が動かそうとしている方向のみを動かすことが可能となり、正確かつ安全な操作が実現できる。なお、このような判断は横方向ダイヤル224及び縦方向ダイヤル225を用いた場合でも利用してよい。   In this way, the change amount (speed) of the position command value by the horizontal direction operation and the vertical direction operation is detected, the change amounts are compared, and the command value having a large change amount is given priority according to the magnitude of the change amount, By doing so, it is possible to move only the direction in which the operator intends to move, and an accurate and safe operation can be realized. Such a determination may be used even when the horizontal dial 224 and the vertical dial 225 are used.

さらには、2方向の操作量指令値を前述と違った方法で目標値演算する方法を図18を用いて説明する。操作量の一定検出周期(例えば制御周期と等しい)毎に得られた操作量の変化量はベクトルとして扱える。例えばヨー軸方向、ピッチ軸方向の変化量をそれぞれΔθy、Δθpとし、得られたベクトルの大きさを|v|とする。ベクトルの大きさがある基準値より小さい場合は信号ノイズまたは手ぶれによる変化と判断し、目標値には加算しないようにゼロベクトルとする(領域D)。基準値より大きく、Δθy軸近傍の領域Eに操作量ベクトルが該当する場合は、大きさ|v|を有するΔθy方向ベクトルへ置換し目標値演算する。同様に、Δθp軸近傍の領域Fに操作量ベクトルが該当する場合は、大きさ|v|を有するΔθp方向ベクトルへ置換し目標値演算する。この結果、2方向の位置指令値の変化を比較し、すなわち、ベクトルを算出し、変化量の大きい位置指令値を優先して伝達することはもちろん、操作方向によらず操作量に比例した大きさの指令値を伝達することができる。このような演算をすることで予期しない2軸動作を防止し、1軸だけの独立した操作を可能とする。もちろん上記領域E及び領域Fに含まれない領域Gを設定することで意図した2軸同時操作も可能とする。なお領域Gがなくなるように領域E及び領域Fの境界を設定すれば2軸同時操作を完全に防止できる。この領域設定を制御装置300または操作部220にて調整できる手段を設けることで、手技や使用するマニピュレータの自由度構成、さらには操作者固有の癖に応じた操作を提供することができる。   Furthermore, a method for calculating a target value for a manipulated variable command value in two directions by a method different from the above will be described with reference to FIG. The amount of change in the operation amount obtained every fixed detection period (for example, equal to the control period) of the operation amount can be handled as a vector. For example, it is assumed that the amounts of change in the yaw axis direction and the pitch axis direction are Δθy and Δθp, respectively, and the magnitude of the obtained vector is | v |. If the magnitude of the vector is smaller than a certain reference value, it is determined as a change due to signal noise or camera shake, and a zero vector is set so as not to be added to the target value (area D). If the manipulated variable vector corresponds to the region E in the vicinity of the Δθy axis that is larger than the reference value, the target value is calculated by replacing it with a Δθy direction vector having a magnitude | v |. Similarly, when the manipulated variable vector corresponds to the region F in the vicinity of the Δθp axis, the target value is calculated by replacing it with a Δθp direction vector having a magnitude | v |. As a result, the change in the position command value in the two directions is compared, that is, the vector is calculated, and the position command value having a large change amount is transmitted with priority, as well as the magnitude proportional to the operation amount regardless of the operation direction. This command value can be transmitted. By performing such calculation, an unexpected two-axis operation is prevented, and an independent operation of only one axis is possible. Of course, by setting a region G not included in the region E and the region F, the intended two-axis simultaneous operation can be performed. If the boundary between the region E and the region F is set so that the region G is eliminated, simultaneous two-axis operation can be completely prevented. By providing means that can adjust this area setting by the control device 300 or the operation unit 220, it is possible to provide a manipulation, a configuration of the manipulator to be used, and an operation according to the operator's unique habit.

図19は、操作部220の変形例を示す図である。操作桿222には、ブラケット221に対し、任意または所定の角度で固定できるロック機構が内蔵されており、操作デバイス223に設けられたロックスイッチ229により、固定・解除が切り替えられるようになっている。これにより、操作時は回転自在とし、操作終了時は角度を固定する、または、操作桿222を誘導する時は回転自在とし、ほぼ一定の位置で操作する時は固定する等、操作内容に応じて、回転自在、固定を適宜選択することができ、全体の操作性を向上させることができる。   FIG. 19 is a diagram illustrating a modification of the operation unit 220. The operation rod 222 has a built-in lock mechanism that can be fixed to the bracket 221 at an arbitrary or predetermined angle, and can be fixed / released by a lock switch 229 provided on the operation device 223. . This makes it possible to rotate at the time of operation, to fix the angle at the end of the operation, or to rotate at the time of guiding the operation rod 222, and to fix it when operating at a substantially constant position. Thus, it is possible to select rotation and fixation as appropriate, and the overall operability can be improved.

図20は、操作部220の変形例に係る操作部250を示す側面図である。操作部250は、連結部230の基端側に接続されたブラケット251と、このブラケット251に対し、操作桿軸P廻りに回動自在に取り付けられた操作桿252と、この操作桿252に取り付けられた操作デバイス253とを備えている。なお、操作桿252の中心軸である操作桿軸Pは、連結部230のアーム部231の中心軸Qと交差する位置に配置されている。   FIG. 20 is a side view showing an operation unit 250 according to a modification of the operation unit 220. The operation unit 250 includes a bracket 251 connected to the base end side of the connecting unit 230, an operation rod 252 attached to the bracket 251 so as to be rotatable about the operation rod axis P, and an attachment to the operation rod 252. The operation device 253 is provided. The operation rod shaft P, which is the central axis of the operation rod 252, is disposed at a position that intersects the central axis Q of the arm portion 231 of the connecting portion 230.

操作桿252は、作業部210の位置決めを行う機能を有し、操作デバイス253は処置具213の姿勢決めを行う等の機能を有している。操作桿252は、手の形状に合わせて形成されており、特に、後述するトラックボール254が斜面に配置されるようにしている。   The operation rod 252 has a function of positioning the working unit 210, and the operation device 253 has a function of determining the posture of the treatment tool 213. The operating rod 252 is formed according to the shape of the hand, and in particular, a trackball 254 described later is arranged on the slope.

操作デバイス253は、横方向操作(ヨー軸操作)と縦方向操作(ピッチ軸操作)を同時に行うことができるトラックボール254と、処置具213を開閉するためのトリガ255と、操作モード切替スイッチ256とを備えている。トラックボール254は、親指による操作、トリガ255と操作モード切替スイッチ256は、人差し指による操作が可能な配置となっている。   The operation device 253 includes a trackball 254 that can simultaneously perform a horizontal operation (yaw axis operation) and a vertical operation (pitch axis operation), a trigger 255 for opening and closing the treatment instrument 213, and an operation mode changeover switch 256. And. The trackball 254 can be operated with the thumb, and the trigger 255 and the operation mode changeover switch 256 can be operated with the index finger.

トラックボール254及びトリガ255には、その動作量を検出するセンサがそれぞれ組み込まれており、センサ信号は制御装置300にて処理される。   Each of the trackball 254 and the trigger 255 is incorporated with a sensor for detecting the amount of movement, and the sensor signal is processed by the control device 300.

例えば、トラックボール254に用いられるセンサにはフォトセンサが組み込まれ、2方向の相対移動量を検出するものである。具体的には、制御周期間隔におけるトラックボールとセンサの相対変位の2軸方向成分を算出し、それを目標値に加算し、システムの起動時やマスタ・スレーブ動作開始時からの操作部姿勢変位の相対量を算出する。トラックボール254は基準位置が明確でない球形であるため、相対量で姿勢操作量を相対値で読み取り、制御装置300で作業部210の目標値へ変換演算することで、トラックボール254をマニピュレータを使うたびに基準姿勢へ合わせるといった手間を省くことで操作性が向上する。なお、センサ信号の耐ノイズ性を向上させるために、センサ出力を操作部250内部のフォトセンサ近傍にある変換回路にてシリアル信号へ変換してから制御装置300へ送信する。   For example, a sensor used for the trackball 254 incorporates a photo sensor, and detects a relative movement amount in two directions. Specifically, the biaxial component of the relative displacement of the trackball and sensor in the control cycle interval is calculated and added to the target value. The attitude of the operating unit after starting the system or starting the master / slave operation The relative amount of is calculated. Since the trackball 254 has a spherical shape whose reference position is not clear, the posture operation amount is read as a relative value as a relative value, and the control device 300 uses the manipulator to convert the trackball 254 to the target value of the working unit 210. The operability is improved by eliminating the trouble of adjusting to the reference posture each time. In order to improve the noise resistance of the sensor signal, the sensor output is converted into a serial signal by a conversion circuit in the vicinity of the photosensor inside the operation unit 250 and then transmitted to the control device 300.

このように構成された操作部250によれば、トラックボール254の位置が操作桿252の斜面に配置されているので、操作桿252を握った状態で指・手・手首への負担が少なく、トラックボール254の操作性をより向上させることができる。なお、図5を用いて前述したように、ここでも、ひとつの反射板に相当するトラックボールの動きを複数の照射受光部に相当するフォトセンサで読み取り、それらの信号を比較することで、安全性・信頼性が向上できることは言うまでもない。またトラックボールは操作桿252から取り外し可能な構成となっており、操作中に汚れたトラックボールを適宜洗浄して、再使用することができる。   According to the operation unit 250 configured as described above, since the position of the trackball 254 is arranged on the slope of the operation rod 252, there is less burden on the finger, hand, and wrist while holding the operation rod 252. The operability of the trackball 254 can be further improved. As described above with reference to FIG. 5, the movement of the trackball corresponding to one reflector is also read by a photosensor corresponding to a plurality of irradiation light receiving units, and the signals are compared, so that safety can be achieved. Needless to say, the reliability and reliability can be improved. Further, the trackball is configured to be removable from the operation rod 252 and the trackball that is soiled during the operation can be appropriately washed and reused.

このほか、操作デバイスとしては、ジョイスティック、力覚センサ、十字キー・十字ボタン等があるが、例えば、ジョイスティックなら、検出した角度を速度指令に置き換えればよいし、力覚センサなら検出した力に比例した速度指令に置き換えればよいし、十字キー・十字ボタンなら検出した方向を所定の速度指令に置き換えればよい。また、力覚センサなら、力覚で指令を与えるため、指の動きそのものを最小限にできるというメリットがある。これら各種の操作デバイスにおいて、操作量と目標値との変換処理においては、前述の図17または図18において説明した方法を用いることができる。   In addition, there are joysticks, force sensors, cross keys / cross buttons, etc. as operation devices. For example, with a joystick, the detected angle can be replaced with a speed command, and with a force sensor, it is proportional to the detected force. The detected direction may be replaced with a predetermined speed command. In addition, since a force sensor gives a command by force sense, there is an advantage that finger movement itself can be minimized. In these various operation devices, the method described with reference to FIG. 17 or FIG. 18 can be used for the conversion processing between the operation amount and the target value.

また、ジョイスティックや力覚センサを用いたスティック操作においては、そのスティックを前後左右に動かすだけではなく、スティックのひねり操作や操作部に対する押し引き操作といった自由度が加わるため、マニピュレータの自由度構成、自由度数に応じた設定変更の幅が広がる。例えばジョイスティック操作の場合、前後の操作をピッチ軸操作に、左右の操作をヨー軸操作に、ひねり操作をロール軸操作に割り当てることが可能となる。   In addition, in stick operation using a joystick or force sensor, not only the stick is moved back and forth and left and right, but also the degree of freedom such as twisting operation of the stick and pushing and pulling operation on the operation part is added. The range of setting changes according to the number of degrees of freedom is expanded. For example, in the case of a joystick operation, the front and rear operations can be assigned to the pitch axis operation, the left and right operations can be assigned to the yaw axis operation, and the twist operation can be assigned to the roll axis operation.

力覚センサを用いたスティック操作においては、スティックの付け根に力覚センサを取り付け、スティックを前後左右に傾けたときに生じる力を操作量として変換する。同様にひねり操作を力覚センサではトルクとして検出し、目標値へ変換することができる。さらに押し引き方向の力に対しては、この操作に対応する力の変化を新たな自由度の操作量として変換することもできる。またその他に、モード切替などのスイッチ信号の代替として信号処理してもよい。さらには、操作時の操作者がスティックに触れることで加える力と操作者がスティックに触れていない状態での検出量の違いから、その押し力によって、意図した操作であるか、器具が傾いたことによるスティックの動作であるかの違いを認識でき、操作者が触れていないまたは触れている力が弱い場合と判断できたならば、その状態での他の軸の力、トルク入力を目標値として変換しないことで、意図しない動きを防止できる。   In a stick operation using a force sensor, a force sensor is attached to the base of the stick, and a force generated when the stick is tilted back and forth and left and right is converted as an operation amount. Similarly, the twisting operation can be detected as torque by the force sensor and converted to a target value. Furthermore, with respect to the force in the push-pull direction, a change in force corresponding to this operation can be converted as an operation amount with a new degree of freedom. In addition, signal processing may be performed as an alternative to a switch signal such as mode switching. Furthermore, due to the difference between the force applied when the operator touches the stick during operation and the detection amount when the operator is not touching the stick, the pushing force causes the intended operation or the instrument to tilt. If it is determined that the operator is not touching or the touching force is weak, the force and torque input of the other shafts in that state are set to the target values. By not converting as, it is possible to prevent unintended movement.

図21は、操作部220の変形例に係る操作部260を示す斜視図である。図21において図2,図4と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。   FIG. 21 is a perspective view showing an operation unit 260 according to a modification of the operation unit 220. In FIG. 21, the same functional parts as those in FIGS. 2 and 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

操作部220は、連結部230の基端側にその一旦側が接続されたブラケット261を備えている。ブラケット261は、連結部230に対しネジ262によりネジ止めされており、ネジを脱着することにより、その固定位置を一定の角度範囲で変更することができる。もちろんピンなどを利用して固定作業をワンタッチでできるようにしても良いし、連続的な任意の位置に固定できるようにしても良い。   The operation unit 220 includes a bracket 261 once connected to the base end side of the coupling unit 230. The bracket 261 is screwed to the connecting portion 230 with a screw 262, and the fixing position of the bracket 261 can be changed within a certain angular range by removing the screw. Of course, the fixing operation may be performed with a single touch using a pin or the like, or may be fixed at an arbitrary continuous position.

ブラケット261の他端側には、操作桿軸P廻りに回動自在に取り付けられた円柱状の操作桿222と、この操作桿222に取り付けられた操作デバイス223とを備えている。   On the other end side of the bracket 261, there are provided a cylindrical operation rod 222 that is rotatably attached around the operation rod axis P, and an operation device 223 that is attached to the operation rod 222.

このように構成されていると、操作者が最適な角度位置で操作桿222を握ることができるので、作業効率をより向上させることができる。   If comprised in this way, since an operator can hold the operating rod 222 in an optimal angular position, work efficiency can be improved more.

図22及び図23は、本発明の第2の実施の形態に係る医療用マニピュレータ270の要部を示す図である。図22及び図23において、図2,4,12と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。   22 and 23 are views showing a main part of a medical manipulator 270 according to the second embodiment of the present invention. 22 and 23, the same functional parts as those in FIGS. 2, 4 and 12 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

医療用マニピュレータ270は、アーム部材231の先端側に取り付けられたロール軸支持部271と、このロール軸支持部271にロール軸方向に回動支持されたピッチ軸回動支持部211と、このピッチ軸回動支持部211にピッチ軸(第1軸)方向に回動支持されたヨー軸回動支持部212と、このヨー軸回動支持部212にヨー軸(第2軸)方向に回動支持された処置具213とを備えている。処置具213は開閉動作自在に構成されている。なお、電気メスのような処置具の場合は、開閉動作は必要ない。   The medical manipulator 270 includes a roll shaft support portion 271 attached to the distal end side of the arm member 231, a pitch shaft rotation support portion 211 rotatably supported by the roll shaft support portion 271 in the roll axis direction, and the pitch The yaw axis rotation support part 212 supported by the axis rotation support part 211 in the pitch axis (first axis) direction and the yaw axis rotation support part 212 rotated in the yaw axis (second axis) direction And a supported treatment device 213. The treatment tool 213 is configured to freely open and close. In the case of a treatment instrument such as an electric knife, an opening / closing operation is not necessary.

操作部220は、連結部230の基端側に接続されたブラケット221と、このブラケット221に対し、操作桿軸P廻りに回動自在に取り付けられた円柱状の操作桿222と、この操作桿222に取り付けられた操作デバイス223とを備えている。なお、操作桿222の中心軸である操作桿軸Pは、連結部230のアーム部231の中心軸Qと交差する位置に配置されている。操作桿222は、作業部210の位置決めを行う機能を有し、操作デバイス223は処置具213の姿勢決めを行う等の機能を有している。   The operation unit 220 includes a bracket 221 connected to the proximal end side of the coupling unit 230, a columnar operation rod 222 attached to the bracket 221 so as to be rotatable about an operation rod axis P, and the operation rod. And an operation device 223 attached to 222. The operation rod axis P, which is the central axis of the operation rod 222, is disposed at a position that intersects the central axis Q of the arm portion 231 of the connecting portion 230. The operation rod 222 has a function of positioning the working unit 210, and the operation device 223 has a function of determining the posture of the treatment tool 213.

操作デバイス223は、横方向ダイヤル(ヨー軸操作:第1のダイヤル)224と、縦方向ダイヤル(ピッチ軸操作:第2のダイヤル)225と、ロール方向ダイヤル(ロール軸操作:第23のダイヤル)272と、処置具213を開閉するためのトリガ226と、操作モード切替スイッチ227とを備えている。横方向ダイヤル224と縦方向ダイヤル225は、親指による操作、ロール方向ダイヤル272とトリガ226と操作モード切替スイッチ227は、人差し指による操作が可能な配置となっている。もちろん、横方向ダイヤル224と操作モード切替スイッチ227を人差し指、縦方向ダイヤル225を親指、トリガ226を中指など、操作しやすい指で操作しても問題ない。   The operation device 223 includes a horizontal dial (yaw axis operation: first dial) 224, a vertical dial (pitch axis operation: second dial) 225, and a roll direction dial (roll axis operation: 23rd dial). 272, a trigger 226 for opening and closing the treatment instrument 213, and an operation mode changeover switch 227 are provided. The horizontal dial 224 and the vertical dial 225 can be operated with the thumb, and the roll direction dial 272, the trigger 226, and the operation mode changeover switch 227 can be operated with the index finger. Of course, there is no problem even if the horizontal dial 224 and the operation mode changeover switch 227 are operated with an index finger, the vertical dial 225 is a thumb, and the trigger 226 is a middle finger.

横方向ダイヤル224、縦方向ダイヤル225、ロール方向ダイヤル272、トリガ226には、その回動量・動作量を検出するセンサがそれぞれ組み込まれており、センサ信号は制御装置300にて処理される。なお、横方向ダイヤル224、縦方向ダイヤル225、ロール方向ダイヤル272に用いられるセンサにはインクリメンタルエンコーダが組み込まれ、角度を検出するものである。   The horizontal dial 224, the vertical dial 225, the roll direction dial 272, and the trigger 226 each incorporate a sensor that detects the amount of rotation and the amount of movement, and the sensor signal is processed by the control device 300. In addition, an incremental encoder is incorporated in sensors used for the horizontal dial 224, the vertical dial 225, and the roll direction dial 272 to detect an angle.

本第2の実施の形態によれば、処置具213の姿勢をヨー軸及びピッチ軸の2軸に加え、ロール軸を含む3軸の方向で制御できるため、より微細な作業において操作性を向上させることが可能となる。   According to the second embodiment, since the posture of the treatment tool 213 can be controlled in the directions of three axes including the roll axis in addition to the two axes of the yaw axis and the pitch axis, the operability is improved in a finer work. It becomes possible to make it.

図24は、医療用マニピュレータ270の変形例を示す図である。図24において、図22と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。   FIG. 24 is a view showing a modified example of the medical manipulator 270. 24, the same reference numerals are given to the same functional parts as those in FIG. 22, and detailed description thereof will be omitted.

本変形例においては、ロール方向ダイヤル272の代わりにシーソースイッチ273を用いるようにした。本変形例でもロール方向ダイヤル272を用いた場合と同様の効果を得ることができる。   In this modification, the seesaw switch 273 is used instead of the roll direction dial 272. Even in this modification, the same effect as that obtained when the roll direction dial 272 is used can be obtained.

なお、処置部が開閉動作を必要としない電気メスのような場合は、開閉のための自由度、駆動系は不要であるし、操作部にトリガ226を配置する必要もない。または、トリガ226を切り替えスイッチとして利用し、横方向ダイヤル224、縦方向ダイヤル225をヨー軸操作とピッチ軸操作に割り当てる場合と、横方向ダイヤル224または縦方向ダイヤル225をロール軸方向操作に割り当てる場合とに切り替えるようにしてもよい。もちろん、横方向ダイヤル224、縦方向ダイヤル225のかわりにトラックボールでも良い。トリガ226を切り替えスイッチとして利用することにより、同一の操作部で複数の作業部の操作が可能となる。   When the treatment unit is an electric knife that does not require an opening / closing operation, a degree of freedom for opening / closing and a drive system are not required, and it is not necessary to arrange the trigger 226 on the operation unit. Alternatively, when the trigger 226 is used as a changeover switch, the horizontal dial 224 and the vertical dial 225 are assigned to the yaw axis operation and the pitch axis operation, and the horizontal dial 224 or the vertical dial 225 is assigned to the roll axis direction operation. You may make it switch to. Of course, a trackball may be used instead of the horizontal dial 224 and the vertical dial 225. By using the trigger 226 as a changeover switch, a plurality of working units can be operated with the same operating unit.

図25は、本発明の第3の実施の形態に係る医療用マニピュレータ280の要部を示す側面図である。図25において、図2と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。   FIG. 25 is a side view showing a main part of a medical manipulator 280 according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 25, the same functional parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

医療用マニピュレータ280は患者の体腔内に挿入される作業部210と、操作者が操作を行う操作部281と、これらを一体に連結するための連結部230とを備えている。   The medical manipulator 280 includes a working unit 210 that is inserted into the body cavity of a patient, an operating unit 281 that is operated by an operator, and a connecting unit 230 that connects these together.

操作部281は、連結部230の基端側にその周方向(図25中矢印R方向)にスライド可能に接続された円弧状のブラケット282と、このブラケット282に対し、操作桿軸P廻りに回動自在に取り付けられた円柱状の操作桿222と、この操作桿222に取り付けられた操作デバイス223とを備えている。   The operating portion 281 is connected to the base end side of the connecting portion 230 so as to be slidable in the circumferential direction (in the direction of arrow R in FIG. 25), and around the operating shaft P with respect to the bracket 282. A cylindrical operation rod 222 that is rotatably attached and an operation device 223 attached to the operation rod 222 are provided.

ここで、操作桿222の中心軸である操作桿軸Pは、連結部230のアーム部231の中心軸Qと交差する位置に配置されている。この交差位置をWとする。なお、ブラケット282の円弧の中心(第4軸)は、交差位置Wに位置し、図25中矢印R方向に回動可能である。   Here, the operating rod axis P, which is the central axis of the operating rod 222, is disposed at a position that intersects with the central axis Q of the arm portion 231 of the connecting portion 230. Let this intersection position be W. Note that the center (fourth axis) of the arc of the bracket 282 is located at the intersection position W and can be rotated in the direction of arrow R in FIG.

このように構成された医療用マニピュレータ280によれば、図25中矢印R方向についても操作桿222を回動可能であるため、操作者がさらに最適な角度位置で操作桿222を握ることができるので、作業効率をより向上させることができる。   According to the medical manipulator 280 configured in this manner, the operating rod 222 can be rotated also in the direction of arrow R in FIG. 25, so that the operator can hold the operating rod 222 at a more optimal angular position. Therefore, work efficiency can be further improved.

図26は、本発明の第4の実施の形態に係る医療用マニピュレータ290の要部を示す側面図である。図26において、図25と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。   FIG. 26 is a side view showing a main part of a medical manipulator 290 according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 26, the same functional parts as those in FIG. 25 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

医療用マニピュレータ290は患者の体腔内に挿入される作業部210と、操作者が操作を行う操作部291と、これらを一体に連結するための連結部230とを備えている。   The medical manipulator 290 includes a working unit 210 that is inserted into the body cavity of a patient, an operating unit 291 that is operated by an operator, and a connecting unit 230 that connects these together.

操作部291は、連結部230の基端側に接続された第1ブラケット292と、この第1ブラケット292に対し、T軸廻りに回動自在に取り付けられた第2ブラケット293と、この第2ブラケット293に操作桿軸P周りに回動自在に取り付けられた円柱状の操作桿222と、この操作桿222に取り付けられた操作デバイス223とを備えている。   The operation unit 291 includes a first bracket 292 connected to the base end side of the coupling unit 230, a second bracket 293 attached to the first bracket 292 so as to be rotatable about the T axis, and the second bracket 293. A cylindrical operation rod 222 attached to the bracket 293 so as to be rotatable around the operation rod axis P, and an operation device 223 attached to the operation rod 222 are provided.

ここで、操作桿222の中心軸である操作桿軸Pと、連結部230のアーム部231の中心軸Qとは、T軸廻りの回動角度によって一致する場合があるが、駆動モータの自重やケーブルなどにより、アーム部231の中心軸Q廻りの回転動作は制限される。もちろん第1ブラケット292の向きをQ軸に対して90度回転させた方向に取り付けても良い。   Here, the operating rod shaft P, which is the central axis of the operating rod 222, and the central axis Q of the arm portion 231 of the connecting portion 230 may coincide with each other depending on the rotation angle around the T axis. The rotation operation around the central axis Q of the arm portion 231 is limited by a cable or a cable. Of course, the first bracket 292 may be attached in a direction rotated 90 degrees with respect to the Q axis.

このように構成された医療用マニピュレータ290によれば、操作者がさらに最適な角度位置で操作桿222を握ることができるので、作業効率をより向上させることができる。   According to the medical manipulator 290 configured in this manner, the operator can hold the operation rod 222 at a more optimal angular position, so that the work efficiency can be further improved.

図27は、本発明の第5の実施の形態に係る医療用マニピュレータ100と組み合せて用いる内視鏡支持装置(他の機器)400を示す斜視図である。なお、図中Kは患者の体腔を示している。   FIG. 27 is a perspective view showing an endoscope support device (another device) 400 used in combination with the medical manipulator 100 according to the fifth embodiment of the present invention. In the figure, K indicates a patient's body cavity.

操作デバイス223は、操作モードの切り替えにより、図27に示すような内視鏡支持装置400の操作を行うことができる。操作モードの切り替えは、第2の操作部に設けた操作モード切替スイッチ227を用いたり、別途フットスイッチ等を設けるようにしても良い。また、操作モードを表示・通知するシステムを設けるようにしてもよい。   The operation device 223 can operate the endoscope support apparatus 400 as shown in FIG. 27 by switching the operation mode. The operation mode can be switched by using an operation mode changeover switch 227 provided in the second operation unit, or a separate foot switch or the like. A system for displaying / notifying the operation mode may be provided.

内視鏡支持装置400は、床面に取り付けられたロボットアーム410と、このロボットアーム410に取り付けられた腹腔鏡420とを備えている。   The endoscope support apparatus 400 includes a robot arm 410 attached to the floor surface and a laparoscope 420 attached to the robot arm 410.

ロボットアーム410は、固定面に対し、鉛直方向の軸を有する第1の回転軸部411と、この第1の回転軸部411の出力軸側に固定された第1アーム412と、第1アーム412の先端部に、鉛直方向の軸を有する第2の回転軸部413と、この第2の回転軸部413に取り付けられ水平方向の軸を有する第3の回転軸部414と、第3の回転軸部414の出力軸側に固定された第2アーム415と、この第2アーム415の先端部に、第2アーム415の長手方向が回転軸となるように回転自在に支持された第4の回転軸部416と、第4の回転軸部416に対して直交方向に回転自在に支持された第5の回転軸417と、第5の回転軸に対して直交方向に回転自在に支持された第6の回転軸418とを備えている。   The robot arm 410 includes a first rotation shaft portion 411 having a vertical axis with respect to a fixed surface, a first arm 412 fixed to the output shaft side of the first rotation shaft portion 411, and a first arm. A second rotating shaft portion 413 having a vertical axis at the tip end of 412, a third rotating shaft portion 414 having a horizontal axis attached to the second rotating shaft portion 413, and a third A second arm 415 fixed to the output shaft side of the rotation shaft portion 414, and a fourth arm rotatably supported on the tip end portion of the second arm 415 so that the longitudinal direction of the second arm 415 becomes the rotation shaft. The rotation shaft portion 416, the fifth rotation shaft 417 supported to be rotatable in the orthogonal direction with respect to the fourth rotation shaft portion 416, and supported to be rotatable in the orthogonal direction with respect to the fifth rotation shaft. And a sixth rotation shaft 418.

第1の回転軸部411、第2の回転軸部413、第3の回転軸部414、第6の回転軸部418は、関節駆動用のアクチュエータが設けられている。なお、第6の回転軸部418は、所定の角度で固定されていても良い。また、第4、第5の回転軸416,417は、受動的な関節でも、関節駆動用のアクチュエータを備えていてもよい。   The first rotating shaft portion 411, the second rotating shaft portion 413, the third rotating shaft portion 414, and the sixth rotating shaft portion 418 are provided with actuators for joint driving. Note that the sixth rotation shaft portion 418 may be fixed at a predetermined angle. Further, the fourth and fifth rotating shafts 416 and 417 may be passive joints or may include joint driving actuators.

このように構成された内視鏡支持装置400を医療用マニピュレータ100側の操作デバイス223から操作できるようにすることで、助手を利用することなく内視鏡支持装置400を操作することができる。すなわち、ロボットアーム410の各回転軸部を制御することで、保持している腹腔鏡420を任意の位置に誘導、すなわち、任意の術野の内視鏡画像をモニタに映し出すことができる。   By enabling the endoscope support apparatus 400 configured as described above to be operated from the operation device 223 on the medical manipulator 100 side, the endoscope support apparatus 400 can be operated without using an assistant. That is, by controlling each rotation shaft portion of the robot arm 410, the held laparoscope 420 can be guided to an arbitrary position, that is, an endoscopic image of an arbitrary surgical field can be displayed on a monitor.

また、横方向ダイヤル224を左右方向移動用、縦方向ダイヤル225を上下方向移動用、トリガ226を前後方向移動用に用いることができる。なお、機械的な誘導動作だけではなく、光学的な誘導動作(例えばズーム操作)であってもよい。   Further, the horizontal dial 224 can be used for horizontal movement, the vertical dial 225 can be used for vertical movement, and the trigger 226 can be used for forward / backward movement. Note that not only a mechanical guidance operation but also an optical guidance operation (for example, a zoom operation) may be used.

本実施例によると内視鏡支持装置等他の機器についての新たな操作インタフェースを必要とせず、周辺装置も含めてシンプルなシステム構成とすることができる。さらに、操作者自身が内視鏡画像や他の機器を操作することができるため、自分の意図する思い通りの操作ができる。そのうえ、助手を必要としないため、少人数あるいは1人による手術(ソロサージェリ)が可能となり、外科医不足等の問題も解消できるという利点がある。   According to the present embodiment, a new operation interface for other devices such as an endoscope support device is not required, and a simple system configuration including peripheral devices can be achieved. Furthermore, since the operator can operate the endoscopic image and other devices, the operation as intended can be performed. In addition, since an assistant is not required, surgery (solosurgery) by a small number of people or one person is possible, and there is an advantage that problems such as a surgeon shortage can be solved.

なお、処置部が電気メスのような場合、通常、電気メスは別システムなので、フットスイッチで操作を行う場合が多いため、操作桿には処置操作部を設ける必要はない。もちろん、処置操作部(例えばトリガ)を操作桿に設けて、電気メスシステム側へ指令を送っても良い。   When the treatment unit is an electric knife, since the electric knife is usually a separate system, there are many cases where the operation is performed with a foot switch. Of course, a treatment operation unit (for example, a trigger) may be provided on the operation rod to send a command to the electric knife system side.

また、処置部とは、グリッパや電気メスだけを意味するものでなく、CCDカメラや照明系なども含むものであり、また、可動動作とは湾曲動作、光学的な動作なども含むものである。すなわち、先端部が湾曲可能な腹腔鏡(軟性鏡)そのものにも本願を適用することは容易であり、操作性の良い腹腔鏡(軟性鏡)を提供することが可能となる。この場合、湾曲動作は、マニピュレータと同様にモータ駆動する構成となる。もちろん、湾曲動作のかわりに光学的な視野移動操作(上下左右)を適用することも可能である。   The treatment section does not mean only a gripper or an electric knife, but also includes a CCD camera and an illumination system, and the movable operation includes a bending operation and an optical operation. That is, it is easy to apply the present application to a laparoscope (flexible endoscope) itself whose tip can be bent, and it is possible to provide a laparoscope (soft endoscope) with good operability. In this case, the bending operation is driven by a motor in the same manner as the manipulator. Of course, an optical visual field movement operation (up / down / left / right) can be applied instead of the bending operation.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

本発明の第1の実施の形態に係る医療用マニピュレータシステムを示す斜視図。The perspective view which shows the medical manipulator system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 同医療用マニピュレータシステムに組み込まれた医療用マニピュレータを示す側面図。The side view which shows the medical manipulator integrated in the medical manipulator system. 同医療用マニピュレータに組み込まれた作業部を示す斜視図。The perspective view which shows the working part integrated in the medical manipulator. 同医療用マニピュレータに組み込まれた操作部を示す説明図。Explanatory drawing which shows the operation part integrated in the medical manipulator. 同操作部の要部を示す分解斜視図。The disassembled perspective view which shows the principal part of the operation part. 同医療用マニピュレータに組み込まれた制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control apparatus integrated in the medical manipulator. 同操作部に組み込まれた操作桿の変形例を示す斜視図。The perspective view which shows the modification of the operating rod integrated in the operation part. 同操作部に組み込まれた操作桿の変形例を示す斜視図。The perspective view which shows the modification of the operating rod integrated in the operation part. 同操作部に組み込まれた操作桿の変形例を示す斜視図。The perspective view which shows the modification of the operating rod integrated in the operation part. 同操作部に組み込まれた操作桿の変形例を示す斜視図。The perspective view which shows the modification of the operating rod integrated in the operation part. 同操作桿の要部を示す断面図。Sectional drawing which shows the principal part of the operating rod. 同医療用マニピュレータに組み込まれた作業部の変形例を示す斜視図。The perspective view which shows the modification of the working part integrated in the medical manipulator. 同医療用マニピュレータの変形例を示す斜視図。The perspective view which shows the modification of the medical manipulator. 同医療用マニピュレータに組み込まれた操作部の変形例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the modification of the operation part integrated in the medical manipulator. 同医療用マニピュレータに組み込まれた操作部の変形例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the modification of the operation part integrated in the medical manipulator. 同医療用マニピュレータに組み込まれた操作部の変形例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the modification of the operation part integrated in the medical manipulator. 同医療用マニピュレータに組み込まれた操作部の操作量比較演算について示す説明図。Explanatory drawing which shows the operation amount comparison calculation of the operation part integrated in the medical manipulator. 同医療用マニピュレータに組み込まれた操作部の操作量比較演算について示す説明図。Explanatory drawing which shows the operation amount comparison calculation of the operation part integrated in the medical manipulator. 同医療用マニピュレータに組み込まれた操作部の変形例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the modification of the operation part integrated in the medical manipulator. 同操作部の変形例を示す側面図。The side view which shows the modification of the operation part. 同操作部の変形例を示す斜視図。The perspective view which shows the modification of the operation part. 本発明の第2の実施の形態に係る医療用マニピュレータの要部を示す側面図。The side view which shows the principal part of the medical manipulator which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 同医療用マニピュレータの作業部を示す斜視図。The perspective view which shows the working part of the medical manipulator. 同医療用マニピュレータの変形例を示す要部側面図。The principal part side view which shows the modification of the medical manipulator. 本発明の第3の実施の形態に係る医療用マニピュレータの要部を示す側面図。The side view which shows the principal part of the medical manipulator which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態に係る医療用マニピュレータの要部を示す側面図。The side view which shows the principal part of the medical manipulator which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態に係る医療用マニピュレータと共に用いる内視鏡支持装置を示す斜視図。The perspective view which shows the endoscope support apparatus used with the medical manipulator which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 従来の医療用マニピュレータを示す説明図。Explanatory drawing which shows the conventional medical manipulator. 従来の医療用マニピュレータを示す斜視図。The perspective view which shows the conventional medical manipulator. 従来の医療用マニピュレータを示す斜視図。The perspective view which shows the conventional medical manipulator. 従来の医療用マニピュレータを示す側面図。The side view which shows the conventional medical manipulator.

符号の説明Explanation of symbols

100…医療用マニピュレータシステム、200、270、280、290…医療用マニピュレータ、210…作業部、211…ピッチ軸回動支持部、212…ヨー軸回動支持部、213…処置具、220、250、260…操作部、222…操作桿、223…操作デバイス、224…横方向ダイヤル、225…縦方向ダイヤル、226…トリガ、227…操作モード切替スイッチ、230…連結部、300…制御装置、400…内視鏡支持装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Medical manipulator system, 200, 270, 280, 290 ... Medical manipulator, 210 ... Working part, 211 ... Pitch axis rotation support part, 212 ... Yaw axis rotation support part, 213 ... Treatment tool, 220, 250 , 260 ... operation unit, 222 ... operation rod, 223 ... operation device, 224 ... horizontal dial, 225 ... vertical dial, 226 ... trigger, 227 ... operation mode changeover switch, 230 ... connection unit, 300 ... control device, 400 ... Endoscope support device.

Claims (15)

被検体内に挿入される処置部と、
この処置部を第1軸回り及び第2軸回りに回動自在に支持する作業部と、
この作業部が先端側に接続されるアーム部と、
このアーム部の基端側に設けられた操作部とを具備し、
前記操作部は、前記アーム部の基端側に設けられた第3軸回りに回動自在に支持された操作桿と、
この操作桿に設けられ、前記処置部を前記第1軸回り及び前記第2軸回りの回動動作を行わせる操作デバイスと、を備えていることを特徴とするマニピュレータ装置。
A treatment section inserted into the subject;
A working unit that rotatably supports the treatment unit around the first axis and the second axis;
An arm part to which this working part is connected to the tip side;
An operating portion provided on the base end side of the arm portion,
The operating portion includes an operating rod that is rotatably supported around a third axis provided on the base end side of the arm portion;
An manipulator device provided on the operating rod, and comprising an operating device for causing the treatment section to rotate around the first axis and the second axis.
前記第3軸は、前記アーム部の前記先端と前記基端を結ぶ直線に対して交差して配置されていることを特徴とする請求項1記載のマニピュレータ装置。   2. The manipulator device according to claim 1, wherein the third axis is disposed so as to intersect a straight line connecting the distal end and the proximal end of the arm portion. 前記操作桿は、前記アーム部の基端側に設けられた第4軸回りに回動自在に支持され、
前記第4軸は、前記アーム部の前記先端と前記基端を結ぶ直線に対して交差して配置されていることを特徴とする請求項2記載のマニピュレータ装置。
The operating rod is rotatably supported around a fourth axis provided on the base end side of the arm portion,
3. The manipulator device according to claim 2, wherein the fourth axis is arranged to intersect a straight line connecting the distal end and the proximal end of the arm portion.
前記操作デバイスは、前記操作桿に複数設けられており、複数の前記操作デバイスは、前記第3軸を含む1つの平面上に配置されていることを特徴とする請求項1乃至3いずれか記載のマニピュレータ装置。   The said operation device is provided with two or more by the said operating rod, The said some said operation device is arrange | positioned on one plane containing the said 3rd axis | shaft, The one of the Claims 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. Manipulator device. 前記操作デバイスは、前記作業部の前記第1軸回りの回動動作に対応する第1のダイヤルと、前記作業部の前記第2軸回りの回動動作に対応する第2のダイヤルと、前記処置部の処置動作に対応するトリガとを含むことを特徴とする請求項1乃至4いずれか記載のマニピュレータ装置。   The operation device includes: a first dial corresponding to a rotation operation around the first axis of the working unit; a second dial corresponding to a rotation operation around the second axis of the working unit; The manipulator device according to claim 1, further comprising a trigger corresponding to a treatment operation of the treatment unit. 前記第1のダイヤル、前記第2のダイヤル、前記トリガのうち少なくとも1つには、基準位置指示部が形成されていることを特徴とする請求項5記載のマニピュレータ装置。   6. The manipulator device according to claim 5, wherein a reference position indicating unit is formed on at least one of the first dial, the second dial, and the trigger. 前記第1のダイヤルと、前記第2のダイヤルの大きさが異なることを特徴とする請求項5記載のマニピュレータ装置。   6. The manipulator device according to claim 5, wherein the first dial and the second dial are different in size. 前記操作デバイスのうち少なくとも1つは、反射板と、前記反射板に対して複数の照射受光部が配置されていることを特徴とする請求項4記載のマニピュレータ装置。   The manipulator apparatus according to claim 4, wherein at least one of the operation devices includes a reflecting plate and a plurality of irradiation light receiving units arranged with respect to the reflecting plate. 前記第3軸に対する前記操作桿の回動位置を固定する固定部を備えていることを特徴とする請求項1記載のマニピュレータ装置。   The manipulator device according to claim 1, further comprising a fixing portion that fixes a rotation position of the operation rod with respect to the third axis. 前記操作桿の前記第3軸方向における中央部が、前記アーム部の前記先端と前記基端を結ぶ直線と前記第3軸方向の交差位置よりも、前記マニピュレータ装置の重心に近く配置されていることを特徴とする請求項2記載のマニピュレータ装置。   The central portion of the operating rod in the third axial direction is disposed closer to the center of gravity of the manipulator device than the intersection of the straight line connecting the distal end and the proximal end of the arm portion with the third axial direction. The manipulator device according to claim 2. 前記操作デバイスは、前記作業部の前記第1軸回りの回動動作及び前記第2軸回りの回動動作に対応するデバイスを有することを特徴とする請求項1乃至請求項4記載のマニピュレータ装置。   5. The manipulator device according to claim 1, wherein the operation device includes a device corresponding to a rotation operation around the first axis and a rotation operation around the second axis of the working unit. . 前記操作デバイスの前記第1軸回りの回動動作指令及び前記第2軸回りの回動動作指令による速度指令または位置指令値の変化を比較する手段と、前記比較する手段の比較結果に応じて変化量の大きい位置指令値を優先して前記作業部に伝達する手段を有することを特徴とする請求項11記載のマニピュレータ装置。   According to the comparison result of the means for comparing the change of the speed command or the position command value according to the rotation operation command about the first axis and the rotation operation command about the second axis of the operation device, and the comparison means. 12. The manipulator device according to claim 11, further comprising means for preferentially transmitting a position command value having a large change amount to the working unit. 前記操作デバイスの前記第1軸回りの回動動作指令及び前記第2軸回りの回動動作指令による位置指令値の変化を予め設定した基準値と比較し、比較結果に応じて前記作業部に伝達するものであることを特徴とする請求項12記載のマニピュレータ装置。   The change of the position command value by the rotation operation command about the first axis and the rotation operation command about the second axis of the operation device is compared with a preset reference value, and the working unit is set according to the comparison result. The manipulator device according to claim 12, wherein the manipulator device transmits the manipulator. 前記第1軸回りの回動動作指令及び前記第2軸回りの回動動作指令に対する、回動動作の比率が、回動方向により異なることを特徴とする請求項10記載のマニピュレータ装置。   The manipulator device according to claim 10, wherein a ratio of the rotation operation to the rotation operation command about the first axis and the rotation operation command about the second axis varies depending on the rotation direction. 前記操作桿には、他の機器の操作を行うための操作切替スイッチが設けられていることを特徴とする請求項1記載のマニピュレータ装置。   The manipulator device according to claim 1, wherein the operation lever is provided with an operation changeover switch for operating another device.
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008093803A (en) * 2006-10-13 2008-04-24 Terumo Corp Manipulator
JP2008229167A (en) * 2007-03-22 2008-10-02 Casio Comput Co Ltd Endoscope support device
JP2009273877A (en) * 2008-05-14 2009-11-26 Olympus Medical Systems Corp Electric bending operation device and medical treatment system
JP2012055752A (en) * 2005-10-20 2012-03-22 Intuitive Surgical Inc Auxiliary image display and manipulation on computer display in medical robotic system
KR101267914B1 (en) 2011-10-25 2013-05-27 서울대학교산학협력단 Contol Apparatus for surgical robot
WO2013179693A1 (en) * 2012-05-29 2013-12-05 国立大学法人東京工業大学 Endoscope operation system
WO2014119495A1 (en) * 2013-01-29 2014-08-07 Olympus Corporation Medical device
WO2014156250A1 (en) * 2013-03-29 2014-10-02 オリンパス株式会社 Master-slave system
WO2016006623A1 (en) * 2014-07-10 2016-01-14 オリンパス株式会社 Manipulator
JP2016533241A (en) * 2013-09-01 2016-10-27 ヒューマン エクステンションズ リミテッド Control unit for medical devices
US20170086933A1 (en) * 2014-06-17 2017-03-30 Olympus Corporation Surgical-manipulator operating device and surgical-manipulator system
US10561471B2 (en) 2015-02-05 2020-02-18 Olympus Corporation Manipulator
KR20200030209A (en) * 2018-09-12 2020-03-20 부산대학교 산학협력단 Multi degree-of-freedom laparoscopic apparatus using disposable surgical robot tool

Cited By (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103142309B (en) * 2005-10-20 2015-06-17 直观外科手术操作公司 Auxiliary image display and manipulation on computer display in medical robotic system
JP2012055752A (en) * 2005-10-20 2012-03-22 Intuitive Surgical Inc Auxiliary image display and manipulation on computer display in medical robotic system
CN103142309A (en) * 2005-10-20 2013-06-12 直观外科手术操作公司 Auxiliary image display and manipulation on computer display in medical robotic system
JP4747070B2 (en) * 2006-10-13 2011-08-10 テルモ株式会社 manipulator
JP2008093803A (en) * 2006-10-13 2008-04-24 Terumo Corp Manipulator
JP2008229167A (en) * 2007-03-22 2008-10-02 Casio Comput Co Ltd Endoscope support device
JP2009273877A (en) * 2008-05-14 2009-11-26 Olympus Medical Systems Corp Electric bending operation device and medical treatment system
KR101267914B1 (en) 2011-10-25 2013-05-27 서울대학교산학협력단 Contol Apparatus for surgical robot
WO2013179693A1 (en) * 2012-05-29 2013-12-05 国立大学法人東京工業大学 Endoscope operation system
EP2950738A4 (en) * 2013-01-29 2016-10-26 Olympus Corp Medical device
JP2016506762A (en) * 2013-01-29 2016-03-07 オリンパス株式会社 Medical equipment
WO2014119495A1 (en) * 2013-01-29 2014-08-07 Olympus Corporation Medical device
US9974426B2 (en) 2013-03-29 2018-05-22 Olympus Corporation Master-slave system for moving slave unit based on motion commands inputted into two command input units held by each hand of operator
WO2014156250A1 (en) * 2013-03-29 2014-10-02 オリンパス株式会社 Master-slave system
JPWO2014156250A1 (en) * 2013-03-29 2017-02-16 オリンパス株式会社 Master-slave system
US11020197B2 (en) 2013-09-01 2021-06-01 Human Xtensions Ltd. Control unit for a medical device
JP2016533241A (en) * 2013-09-01 2016-10-27 ヒューマン エクステンションズ リミテッド Control unit for medical devices
US10149730B2 (en) 2013-09-01 2018-12-11 Human Extensions Ltd. Control unit for a medical device
US10660720B2 (en) 2014-06-17 2020-05-26 Olympus Corporation Surgical-manipulator operating device and surgical-manipulator system
US20170086933A1 (en) * 2014-06-17 2017-03-30 Olympus Corporation Surgical-manipulator operating device and surgical-manipulator system
EP3158941A4 (en) * 2014-06-17 2018-01-31 Olympus Corporation Device for operating manipulator for surgical operation and system for manipulator for surgical operation
US9955989B2 (en) 2014-07-10 2018-05-01 Olympus Corporation Manipulator having at least one joint actuated by displacement of a displaceable member
JP2016016238A (en) * 2014-07-10 2016-02-01 オリンパス株式会社 manipulator
EP3167823A4 (en) * 2014-07-10 2018-02-21 Olympus Corporation Manipulator
CN106470621A (en) * 2014-07-10 2017-03-01 奥林巴斯株式会社 Mechanical hand
WO2016006623A1 (en) * 2014-07-10 2016-01-14 オリンパス株式会社 Manipulator
US10561471B2 (en) 2015-02-05 2020-02-18 Olympus Corporation Manipulator
KR20200030209A (en) * 2018-09-12 2020-03-20 부산대학교 산학협력단 Multi degree-of-freedom laparoscopic apparatus using disposable surgical robot tool
KR102199910B1 (en) * 2018-09-12 2021-01-07 부산대학교 산학협력단 Multi degree-of-freedom laparoscopic apparatus using disposable surgical robot tool

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