JP2007185355A - Electric curved endoscope - Google Patents
Electric curved endoscope Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007185355A JP2007185355A JP2006006145A JP2006006145A JP2007185355A JP 2007185355 A JP2007185355 A JP 2007185355A JP 2006006145 A JP2006006145 A JP 2006006145A JP 2006006145 A JP2006006145 A JP 2006006145A JP 2007185355 A JP2007185355 A JP 2007185355A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bending
- unit
- control
- motor
- joystick
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、絶対位置信号を出力する湾曲動作指示部を操作することによって、湾曲部が絶対位置信号に対応する状態に電動湾曲する電動湾曲内視鏡を具備した電動湾曲内視鏡に関する。 The present invention relates to an electric bending endoscope including an electric bending endoscope in which a bending portion is electrically bent to a state corresponding to an absolute position signal by operating a bending operation instruction unit that outputs an absolute position signal.
近年、体腔内に細長の挿入部を挿入することにより、体腔内の臓器を観察したり、必要に応じ、処置具チャンネル内に挿入した処置具を用いて、各種治療処置の行える内視鏡が広く利用されている。 2. Description of the Related Art Recently, an endoscope capable of observing an organ in a body cavity by inserting an elongated insertion portion into a body cavity or performing various therapeutic treatments using a treatment instrument inserted into a treatment instrument channel as necessary. Widely used.
この内視鏡には、一般に先端部側に上下／左右に湾曲する湾曲部が設けられており、この湾曲部に接続した湾曲ワイヤを牽引・弛緩操作することによって湾曲部を所望の方向に湾曲させられる。 This endoscope is generally provided with a bending portion that bends up and down / left and right on the distal end side, and the bending portion is bent in a desired direction by pulling and relaxing a bending wire connected to the bending portion. Be made.
前記湾曲ワイヤは、一般的に手動で操作されていたが、近年では、例えば特開２００３−２４５２４６号公報等に開示されているように、電動モータ等の湾曲動力手段を用いて牽引操作する電動湾曲内視鏡もある。 The bending wire is generally operated manually, but recently, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-245246, an electric motor that performs a traction operation using a bending power unit such as an electric motor. There is also a curved endoscope.
この電動湾曲内視鏡では例えば、操作部に設けた湾曲動作指示手段である例えば絶対位置の湾曲指示信号を出力するジョイスティックによって電動モータを回転させ、この電動モータの回転によってプーリーを回転させ、このプーリーに連結されている湾曲ワイヤを牽引して湾曲部を湾曲させていた。 In this electric bending endoscope, for example, an electric motor is rotated by a joystick that outputs, for example, a bending instruction signal of an absolute position, which is a bending operation instruction means provided in an operation unit, and a pulley is rotated by rotation of the electric motor. The bending portion was bent by pulling the bending wire connected to the pulley.
前記ジョイスティックは、傾倒操作することによって湾曲位置を指示する。つまり、ジョイスティックを傾けた方向が湾曲部を湾曲させたい方向であり、ジョイスティックの傾倒角度が湾曲部の湾曲角度になる。そして、ジョイスティックの傾倒角度が０度である直立状態のとき、前記湾曲部は非湾曲状態（直線状態）になる。したがって、術者はジョイスティックを保持している手指の感覚で、体腔内の湾曲部の湾曲状態を容易に把握することができる。 The joystick indicates a bending position by tilting. That is, the direction in which the joystick is tilted is the direction in which the bending portion is desired to be bent, and the tilt angle of the joystick is the bending angle of the bending portion. When the tilt angle of the joystick is 0 degree, the bending portion is in a non-curved state (straight state). Therefore, the surgeon can easily grasp the bending state of the bending portion in the body cavity with the sense of a finger holding the joystick.
この種の電動湾曲内視鏡では、指１本で容易に湾曲部を所望の状態に湾曲動作させることが可能であるとともに、他の指で操作部に設けた他のスイッチ類の操作も行えるので操作性が向上する。しかし、前記湾曲ワイヤに対して湾曲状態或いは非湾曲状態にかかわらず常に張力がかかった状態になっているため、
（１）張力によって湾曲ワイヤが伸びる傾向にあるので、ワイヤの伸びを防止したい
（２）挿入手技中に湾曲ワイヤに張力のかからない状態にして、湾曲部が外力によって自由に湾曲する湾曲フリー状態にしたい
（３）挿入中に、故障或いは不具合の発生したとき、湾曲フリー状態にして挿入部を抜去したい
等の要望があるため、湾曲ワイヤにかかる張力を必要に応じて駆動力伝達切断状態／駆動力伝達復元状態に切り換え可能なクラッチ機構が設けられていた。
(1) Since the bending wire tends to stretch due to tension, it is desirable to prevent the wire from stretching. (2) The bending wire is not tensioned during the insertion procedure, and the bending portion is bent freely by an external force. (3) When there is a failure or malfunction during insertion, there is a demand for the insertion section to be removed in a bending-free state. A clutch mechanism capable of switching to a force transmission restoration state was provided.
しかしながら、上記特開２００３−２４５２４６号公報等の電動湾曲内視鏡においては、湾曲モータの回転状態はエンコーダによりモニタし、湾曲部の湾曲状態はポテンショメータによりモニタしているが、クラッチ機構による駆動力伝達切断状態には、ジョイスティックの位置と湾曲部の湾曲状態が連動せず、クラッチ機構により駆動力伝達復元状態に戻した場合には、マニュアルでジョイスティックの位置をポテンショメータと一致させた後に、湾曲制御を再開する必要があり、このマニュアルでのジョイスティックの位置調整が煩雑であるため、クラッチ操作を効率的かつ迅速に行うことができないといった問題がある。 However, in the electric bending endoscope disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-245246, the rotation state of the bending motor is monitored by an encoder, and the bending state of the bending portion is monitored by a potentiometer. In the transmission cut-off state, the position of the joystick and the bending state of the bending part are not linked, and when the driving force transmission is restored by the clutch mechanism, the bending control is performed after manually aligning the joystick position with the potentiometer. There is a problem that the clutch operation cannot be performed efficiently and quickly because the position adjustment of the joystick in this manual is complicated.
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、クラッチ機構を用いて駆動力伝達切断状態／駆動力伝達復元状態に切り換えても、容易に湾曲状態に応じたジョイスティックの位置調整を行うことのできる電動湾曲内視鏡を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described points, and can easily adjust the position of the joystick in accordance with the curved state even if the clutch mechanism is used to switch between the driving force transmission disconnection state and the driving force transmission restoration state. It is an object of the present invention to provide an electric bending endoscope that can be used.
本発明の電動湾曲内視鏡は、
挿入部に設けられた湾曲部と、
前記湾曲部を湾曲動作させる複数の構成部材を有する湾曲駆動手段と、
前記湾曲駆動手段を駆動する駆動力を出力する湾曲動力手段と、
前記湾曲動力手段からの前記駆動力を選択的に前記湾曲駆動手段に伝達する駆動力伝達手段と、
前記湾曲動力手段の駆動状態情報を検出する駆動状態検出手段と、
前記湾曲駆動手段の動作情報を検知して前記湾曲部の湾曲状態情報を検出する湾曲状態検出手段と、
前記湾曲部を湾曲させる湾曲指示情報を出力する指示手段と、
前記指示手段を駆動する指示駆動手段と、
前記駆動力伝達手段の前記駆動力の伝達状態に基づいて前記指示駆動手段を制御する指示駆動制御手段と
を備えて構成される。
The electric bending endoscope of the present invention is
A bending portion provided in the insertion portion;
A bending drive means having a plurality of constituent members for bending the bending portion;
Bending power means for outputting a driving force for driving the bending drive means;
Driving force transmitting means for selectively transmitting the driving force from the bending power means to the bending driving means;
Driving state detecting means for detecting driving state information of the bending power means;
Bending state detection means for detecting operation information of the bending drive means and detecting bending state information of the bending portion;
Instruction means for outputting bending instruction information for bending the bending portion;
Instruction driving means for driving the instruction means;
And an instruction drive control means for controlling the instruction drive means based on the drive force transmission state of the drive force transmission means.
本発明によれば、クラッチ機構を用いて駆動力伝達切断状態／駆動力伝達復元状態に切り換えても、容易に湾曲状態に応じたジョイスティックの位置調整を行うことができるという効果がある。 According to the present invention, there is an effect that it is possible to easily adjust the position of the joystick according to the curved state even when the clutch mechanism is used to switch between the driving force transmission cutting state and the driving force transmission restoring state.
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について述べる。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１ないし図３９は本発明の実施例１に係わり、図１は電動湾曲内視鏡装置の構成を示す構成図、図２は図１の画像処理装置のフロントパネルの構成を示す図、図３は図１の湾曲制御部の構成を示す図、図４は図１の湾曲制御部の制御部の構成を示す図、図５は図４のＦＰＧＡの論理ブロックの構成を示す図、図６は図５のモータコントローラの制御処理部の構成を示す図、図７は図５のモータコントローラのサーボ異常検出部の構成を示す図、図８は図５のモータコントローラにおけるサーボ制御を説明する説明図、図９は図５のモータコントローラにおけるサーボ制御の第１の変形例を説明する説明図、図１０は図４のＦＰＧＡのコンフィギュレーションの変形例を説明する説明図、図１１は図５のモータコントローラにおけるサーボ制御の第２の変形例を説明する説明図、図１２は図５のＦＰＧＡブロック異常監視部を構成する論理要素ブロックを説明する説明図、図１３は図１２の論理要素ブロックを用いた論理判定ブロックを説明する第１の説明図、図１４は図１２の論理要素ブロックを用いた論理判定ブロックを説明する第２の説明図、図１５は図５のＦＰＧＡにおける処理遷移を説明する図、図１６は図５のＦＰＧＡにおける処理を説明するフローチャート、図１７は図１６のイニシャルモード処理を説明するフローチャート、図１８は図１６のメンテナンスモード処理を説明するフローチャート、図１９は図３のクラッチ接続時の湾曲制御部に対するリモコン操作部の構成を示す図、図２０は図３のクラッチ切断時の湾曲制御部に対するリモコン操作部の構成を示す図、図２１は図３のクラッチ再接続時の湾曲制御部に対するリモコン操作部の構成を示す図、図２２は図１６のキャリブレーションモード処理を説明するフローチャート、図２３は図２２の位置合わせ処理を説明するフローチャート、図２４は図２２の位置合わせ処理を説明する第１の図、図２５は図２２の位置合わせ処理を説明する第２の図、図２６は図２２の位置合わせ処理を説明する第３の図、図２７は図２２の位置合わせ処理を説明する第４の図、図２８は図２２の位置合わせ処理を説明する第５の図、図２９は図２２の位置合わせ処理を説明する第６の図、図３０は図１６のキャリブレーションモード処理を信号制御的見地から説明する図、図３１は図３のクラッチ接続時の湾曲制御部に対するリモコン操作部の変形例の構成を示す図、図３２は図３０の構成での位置合わせ処理を説明するフローチャート、図３３は図３１の構成におけるキャリブレーションモード処理を信号制御的見地から説明する第１の図、図３４は図３１の構成におけるキャリブレーションモード処理を信号制御的見地から説明する第２の図、図３５は図３１の構成におけるキャリブレーションモード処理を信号制御的見地から説明する第３の図、図３６は図３１の構成におけるキャリブレーションモード処理を信号制御的見地から説明する第４の図、図３７は図３１で示した内視鏡湾曲ワイヤののテンションを検知する手段に代わるテンションデータの生成を説明する図、図３８は図１６の動作モード処理を説明するフローチャート、図３９は図１６の動作モード処理を説明するタイミング図である。
FIGS. 1 to 39 relate to the first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of the electric bending endoscope apparatus, and FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the front panel of the image processing apparatus in FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the bending control unit of FIG. 1, FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the control unit of the bending control unit of FIG. 1, FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the logic block of the FPGA of FIG. FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a control processing unit of the motor controller of FIG. 5, FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a servo abnormality detection unit of the motor controller of FIG. 5, and FIG. 8 is an explanation for explaining servo control in the motor controller of FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a first modified example of servo control in the motor controller of FIG. 5, FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a modified example of the configuration of the FPGA of FIG. 4, and FIG. 11 is a diagram of FIG. Servo control in motor controller FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining a logical element block constituting the FPGA block abnormality monitoring unit of FIG. 5, and FIG. 13 is a logical decision block using the logical element block of FIG. FIG. 14 is a second explanatory diagram for explaining a logic decision block using the logical element block of FIG. 12, FIG. 15 is a diagram for explaining a process transition in the FPGA of FIG. Is a flowchart for explaining the process in the FPGA of FIG. 5, FIG. 17 is a flowchart for explaining the initial mode process of FIG. 16, FIG. 18 is a flowchart for explaining the maintenance mode process of FIG. 16, and FIG. FIG. 20 is a diagram showing the configuration of the remote control operation unit with respect to the bending control unit, and FIG. 20 shows the configuration of the remote control operation unit with respect to the bending control unit when the clutch is disconnected in FIG. FIG. 21, FIG. 21 is a diagram showing the configuration of the remote control operation unit for the bending control unit when the clutch is reconnected in FIG. 3, FIG. 22 is a flowchart for explaining the calibration mode process in FIG. 16, and FIG. 24 is a first diagram for explaining the alignment process of FIG. 22, FIG. 25 is a second diagram for explaining the alignment process of FIG. 22, and FIG. 26 is for explaining the alignment process of FIG. 27 is a fourth diagram for explaining the alignment process of FIG. 22, FIG. 28 is a fifth diagram for explaining the alignment process of FIG. 22, and FIG. 29 is a diagram of the alignment process of FIG. FIG. 30 is a diagram for explaining the calibration mode processing of FIG. 16 from the viewpoint of signal control, and FIG. 31 is a configuration of a modified example of the remote control operation unit with respect to the bending control unit at the time of clutch engagement of FIG.
図１に示すように本実施例の電動湾曲内視鏡装置１は、内視鏡挿入部（以下、挿入部と略記する）９をの先端硬性部に例えば撮像素子（不図示）を内蔵し、挿入部９の湾曲部１１が湾曲駆動手段を構成する湾曲ワイヤ（後述）を電動で牽引することによって湾曲動作する電動湾曲内視鏡（以下、内視鏡と略記する）２と、前記湾曲部１１の駆動操作等を行うリモートコントロール操作部（以下、リモコン操作部と略記する）７と、ユニバーサルケーブル１２を介して伝送された画像信号を映像信号に生成する画像処理装置４と、図示しない照明光学系にユニバーサルケーブル１２に内蔵されたライトガイドファイバー束（不図示）を介して照明光を供給する光源装置３と、前記画像処理装置４で生成された映像信号が出力されて内視鏡画像を表示する表示装置であるモニタ６と、送気、送水管路及び吸引を行うポンプユニット１４とで主に構成されている。
As shown in FIG. 1, the electric
光源装置３、画像処理装置４及びポンプユニット１４はカート１５に搭載されており、ポンプユニット１４は、送気、送水管路及び吸引の流量調整機構を備えた流量制御カセット１４ａを着脱自在に設置されている。また、カート１５からは内視鏡２を保持／固定する内視鏡固定アーム１３が設けられており、内視鏡固定アーム１３の先端に内視鏡２の基端把時部１０が着脱自在に保持／固定されるようになっている。
The
内視鏡２の基端把時部１０には、流量制御カセット１４ａからの吸引チューブが接続可能な鉗子栓１０ａが配置されると共に、ユニバーサルケーブル１２及び流量制御カセット１４ａからの送気送水チューブが接続されるようになっている。前記挿入部９内の図示しない例えば送気管路、送水管路、吸引管路に送気送水チューブ等及び吸引チューブが連結される。
A
また、基端把時部１０内には、湾曲部１１を電動湾曲駆動するためのモータ等を制御する湾曲制御部１０ｂが内蔵されており、リモコン操作部７が該湾曲制御部１０ｂとケーブル７ａを介して接続されるようになっている。なお、リモコン操作部７は、画像処理装置４ともケーブル７ａを介して接続可能であり、ユニバーサルケーブル１２を介して湾曲制御部１０ｂと接続することできるようになっている。
In addition, a
リモコン操作部７は、後述する湾曲部１１を電動湾曲操作を行う操作入力デバイスである、例えば指示手段としてのジョイスティック７０１及び、図示はしないが、送気、送水及び吸引の操作入力スイッチ、画像処理装置４でのフリーズ、レリーズ等のリモートスイッチからなるスコープスイッチを備えている。
The remote
画像処理装置４はポンプユニット１４と接続可能となっており、画像処理装置４のフロントパネル４ａは、図２に示すように、パワースイッチ２０、電動湾曲内視鏡装置１の初期化を指示し初期化完了を告知するＬＥＤ機能を有する初期化ボタン２３、湾曲部１１の電動湾曲のキャリブレーションを告知するキャリブレーションＬＥＤ部２４、ポンプユニット１４の送気、送水及び吸引の操作入力スイッチ群２５、電動湾曲内視鏡装置１での検査が可能な状態を告知する検査可能ＬＥＤ２６及び送気管路、送水管路、吸引管路の接続状態を表示する管路接続表示部２７等を備えて構成されている。
The
図３に示すように、前記挿入部９内には前記湾曲制御部１０ｂから延出して前記湾曲部１１を湾曲操作する上下用の前記湾曲ワイヤ３３及び図示しない左右用の湾曲ワイヤが挿通している。なお、以下の説明では上下用の湾曲ワイヤ３３に関わる構成を説明し、この上下用の湾曲ワイヤ３３と同様な構成である左右用の湾曲ワイヤに関わる構成は簡単のため不図示にして説明も省略する。
As shown in FIG. 3, the
前記湾曲ワイヤ３３の両端部は例えば図示しないチェーンに連結固定されており、このチェーンが湾曲駆動手段を構成する回動自在な上下用のスプロケット部３４に噛合配置されている。このため、前記スプロケット部３４が所定方向に回転することによって、前記チェーンに固定された湾曲ワイヤ３３が牽引操作されて、前記湾曲部１１が所定方向に湾曲動作するようになっている。
Both ends of the
前記スプロケット部３４は例えば湾曲制御部１０ｂ内に配設されている。このスプロケット部３４には湾曲動力手段である例えば３相モータからなる上下用の湾曲モータ３０の駆動力が、複数のギア３１、３２と駆動力伝達切断復元手段である例えば歯車同士の噛合状態を着脱する駆動力伝達手段としてのクラッチ機構部３６とを備えている。そして、前記クラッチ機構部３６によって、前記湾曲ワイヤ３３に張力がかからない状態にすることにより、湾曲部１１が外力によって自由に湾曲する湾曲フリー状態になる。
The
なお、湾曲駆動手段は、ギア３１、３２、湾曲ワイヤ３３及びスプロケット部３４より構成される。
The bending drive means includes
前記クラッチ機構部３６は、状態切換手段である切換操作レバー１０ｃ（図１参照）を駆動力伝達切断位置（以下、湾曲フリー指示位置と記載する）又は駆動力伝達復元位置（以下、アングル操作指示位置）に切換操作することによって、前記クラッチ機構部３６が切断状態である駆動力伝達切断状態と、クラッチ機構部３６が接続状態である駆動力伝達復元状態とに切り換わるようになっている。
The
つまり、前記切換操作レバー１０ｃを切換操作して、このクラッチ機構部３６を機械的に切断状態或いは接続状態に切り換えることによって、前記湾曲モータ３０と前記スプロケット部３４とは可逆的に着脱可能になっている。
In other words, the bending
前記スプロケット部３４の回転量は、湾曲状態検出手段としてのポテンショメータ３５で検出される。なお、符号３０ａは前記湾曲モータ３０の回転量を検出する駆動状態検出手段としてのエンコーダである。また、符号３８は、湾曲モータ３０の温度を計測するサーミスタである。
The amount of rotation of the
湾曲制御部１０ｂの制御部３７には、リモコン操作部７、エンコーダ３０ａ、ポテンショメータ３５、クラッチ機構部３６及びサーミスタ３８が接続されている。
The remote
湾曲制御部１０ｂは、図４に示すように、ユニバーサルケーブル１２を介した電源ケーブル（不図示）が接続される電源コネクタ５０と、リモコン操作部７のケーブル７ａが接続される操作部コネクタ５１が設けられている。電源コネクタ５０は、制御部３７内の制御用電源部５２と、駆動用電源部５３に接続されている。制御用電源部５２はＤＣ／ＤＣコンバータ５４を介して制御用の電力を各部に供給するようになっている。また、駆動用電源部５３モータドライバ５５が生成する３相正弦波電力のための駆動電力を供給する。
As shown in FIG. 4, the bending
操作部コネクタ５１は、湾曲制御部１０ｂ内のＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレー）５６と接続されている。このＦＰＧＡ５６は、ＥＥＰＲＯＭ５９に格納されているデータに基づきコンフィギュレーションを行い、内部セルを所望の論理ブロックに構築するようになっている。エンコーダ３０ａ、ポテンショメータ３５、クラッチ機構部３６及びサーミスタ３８は、ＦＰＧＡ５６に接続されており、ＦＰＧＡ５６により制御される。また、ＦＰＧＡ５６は、モータドライバ５５に対して３相正弦波電力の生成のためのデータを供給しており、これによりモータドライバ５５は３相正弦波電力を湾曲モータ３０に供給する。
The
ＦＰＧＡ５６は、内部セルに一定以上の所定の異常が発生すると、ＷＤＴ（ウォッチドグタイマ）５７をクリアするＷＤＴ−ＣＲ信号を出力する。このＷＤＴ−ＣＲによりＷＤＴ５７からリセット信号がＦＰＧＡ５６に出力され、ＦＰＧＡ５６がリセットされる。ＦＰＧＡ５６は、リセット信号が入力されると、リセットＩＣ５８を起動させ、ＥＥＰＲＯＭ５９により再コンフィギュレーションを行い、内部セルの論理ブロックを再構築するようになっている。
The
ＦＰＧＡ５６の論理ブロックは、図５に示すように、シリアル通信ユニット１００、シリアル通信制御部１０１、ＥＥＰＲＯＭコントローラ１０２、異常信号処理部１０３、ＬＥＤコントローラ１０４、運転モードコントローラ１０５、 ＤＰＲＡＭ１０６、クラッチ信号入力部１０７、治具基板入出力部１０８、ＲＡＭ１０９、モータコントローラ１１０、モータ駆動波形生成部１１１、ＲＬ（左右）モータ電流Ｆ／Ｂ部１１２、ＵＤ（上下）モータ電流Ｆ／Ｂ部１１３、ポテンショコントロール部１１４、サーミスタコントロール部１１５、ＲＬエンコーダコントロール部１１６、ＵＤエンコーダコントロール部１１７、ＦＰＧＡブロック異常監視部１１８とから構成される。また、モータコントローラ１１０は、計測処理部２００、制御処理部２０１、サーボ異常検出部２０２及びサーボＯＮ／ＯＦＦ制御部２０３の各論理ブロックを有して構成されている。
As shown in FIG. 5, the logic block of the
なお、図５においては、実線は通常の制御及びデータ信号の流れを示し、破線は論理ブロック異常信号、サーボ異常信号あるいは通信異常信号の流れを示している。 In FIG. 5, the solid line indicates the flow of normal control and data signals, and the broken line indicates the flow of the logic block error signal, servo error signal, or communication error signal.
シリアル通信ユニット１００は、リモコン操作部７と例えばＬＶＤＳ等によりシリアル通信を行い、シリアル通信制御部１０１は、シリアル通信ユニット１００を制御すると共に、モータコントローラ１１０と交信し、モータコントローラ１１０から受信したデータをＤＰＲＡＭ１０６に格納する。
The
ＥＥＰＲＯＭコントローラ１０２は、ＥＥＰＲＯＭ５９に格納されているプログラムに従って、ＦＰＧＡ５６のコンフィギュレーションを実行する。
The
異常信号処理部１０３は、湾曲モータ３０の電源電圧異常及び過電流を監視し、監視結果を運転モードコントローラ１０５に出力する。
The abnormality
クラッチ信号入力部１０７は、クラッチ機構部３６から動力伝達切断状態あるいは駆動力伝達復元状態を示す状態信号を入力し、運転モードコントローラ１０５に出力する。
The clutch
治具基板入出力部１０８は、デバッグ処理を行うための治具基板（不図示）とデータを送受する。また、ＬＥＤコントローラ１０４は治具基板のＬＥＤを制御する。 The jig substrate input / output unit 108 transmits / receives data to / from a jig substrate (not shown) for performing debug processing. The LED controller 104 controls the LEDs on the jig substrate.
運転モードコントローラ１０５は、クラッチ機構部３６から動力伝達切断状態あるいは駆動力伝達復元状態、治具基板との接続状態に応じた運転モードをモータコントローラ１１０に出力する。なお、運転モードコントローラ１０５には、シリアル通信制御部１０１より通信異常信号が、またモータコントローラ１１０からはサーボ異常信号が入力されるようになっており、これらの異常信号に基づた運転モードをモータコントローラ１１０に出力するようになっている。
The
モータ駆動波形生成部１１１は、モータコントローラ１１０を介してＲＡＭ１０９に格納されている正弦波データを読み出し、３相正弦波データを生成し、ＲＬ（左右）モータドライバ及びＵＤ（上下）モータドライバ５５に該３相正弦波データを出力する。
The motor drive waveform generation unit 111 reads the sine wave data stored in the
ＲＬ（左右）モータ電流Ｆ／Ｂ部１１２は、ＲＬ（左右）モータよりＵ相電流値及びＶ相電流値をデジタル信号に変換してモータコントローラ１１０に出力する。同様に、ＵＤ（上下）モータ電流Ｆ／Ｂ部１１３は、ＵＤ（上下）モータ３０よりＵ相電流値及びＶ相電流値をデジタル信号に変換してモータコントローラ１１０に出力する。
The RL (left and right) motor current F / B unit 112 converts the U-phase current value and the V-phase current value from the RL (left and right) motor into digital signals and outputs them to the
ポテンショコントロール部１１４は、ＲＬ（左右）スプロケット部及びＵＤ（上下）スプロケット部３４に接続されているポテンショメータ３５の位置情報をデジタル信号に変換してモータコントローラ１１０に出力する。
The
サーミスタコントロール部１１５は、ＲＬ（左右）モータ及びＵＤ（上下）モータ３０に設けられているサーミスタ３８により計測された温度データをデジタル信号に変換してモータコントローラ１１０に出力する。
The
ＲＬエンコーダコントロール部１１６及びＵＤエンコーダコントロール部１１７は、ＲＬ（左右）モータ及びＵＤ（上下）モータ３０に設けられているエンコーダ３０ａのカウント値をモータコントローラ１１０に出力する。
The RL
そして、モータコントローラ１１０は、計測処理部２００、制御処理部２０１、サーボ異常検出部２０２及びサーボＯＮ／ＯＦＦ制御部２０３により、運転モードに基づいて、ＲＬ（左右）モータ及びＵＤ（上下）モータ３０をサーボ制御する。
The
また、ＦＰＧＡブロック異常監視部１１８には、上記の各論理ブロックの論理ブロック異常信号、サーボ異常信号あるいは通信異常信号が入力されており、これらの異常信号に基づき、モータコントローラ１１０にＴＲＧ信号を出力すると共に、ＷＤＴ５７にＷＤＴ−ＣＲを出力するようになっている。
Further, the FPGA block
ここで、モータコントローラ１１０の制御処理部２０１は、図６に示すように、位置制御ブロック２０１ａ、速度制御ブロック２０１ｂ及びトルク制御ブロック２０１ｃを備えて構成され、また、サーボ異常検出部２０２は、図７に示すように、位置偏差異常判定ブロック２０２ａ、回転方向異常検出ブロック２０２ｂ、異常速度検出ブロック２０２ｃ及び過負荷異常検出ブロック２０２ｄを備えて構成されている。
Here, as shown in FIG. 6, the
次に、モータコントローラ１１０におけるサーボ制御を図８を用いて説明する。位置制御ブロック２０１ａは、リモコン操作部７からの位置指令値とエンコーダ３０ａの出力値とを比較し、位置偏差が所定値を超えた場合、位置偏差異常判定ブロック２０２ａはサーボ異常信号を出力する。
Next, servo control in the
また、速度制御ブロック２０１ｂは、位置制御ブロック２０１ａの出力と、エンコーダ３０ａの出力値の微分値（微分回路２１１にて実行）とを比較する。回転方向異常検出ブロック２０２ｂは、位置制御ブロック２０１ａの出力とエンコーダ３０ａの出力値の微分値とにより回転方向の異常を検出するとサーボ異常信号を出力する。また、異常速度検出ブロック２０２ｃは、エンコーダ３０ａの出力値の微分値に基づき速度異常を検出するとサーボ異常信号を出力する。
Further, the speed control block 201b compares the output of the
さらに、トルク制御ブロック２０１ｃは、速度制御ブロック２０１ｂの出力と、モータドライバ５５の電流値を比較し、モータドライバ５５を制御する。過負荷異常検出ブロック２０２ｄは、速度制御ブロック２０１ｂの出力に基づき、湾曲モータ３０の負荷状態を監視し、過負荷状態と判断するとサーボ異常信号を出力する。
Further, the torque control block 201 c compares the output of the speed control block 201 b with the current value of the
なお、位置制御ブロック２０１ａあるいは速度制御ブロック２０１ｂに異常が発生した場合、ＦＰＧＡブロック異常監視部１１８は論理ブロック異常信号に基づき、モータコントローラ１１０にＴＲＧ信号を出力し、スイッチ部２１０ａあるいは、スイッチ部２１０ｂ及びスイッチ部２１０ｃを制御し、位置制御ブロック２０１ａあるいは速度制御ブロック２０１ｂでの制御を省略することができる。
If an abnormality occurs in the
なお、モータコントローラ１１０におけるサーボ制御を図９に示すように、例えば位置制御ブロック２０１ａ、速度制御ブロック２０１ｂ及びトルク制御ブロック２０１ｃを並列にそれぞれ２組構築することで、スイッチ部２１０ａ〜２１０ｆをＴＲＧ信号で制御し、正常な制御ブロックを選択してサーボ制御を行うようにしても良い（なお、図９ではフィードバック系は省略している）。
In addition, as shown in FIG. 9 for servo control in the
また、図１０に示すように、ＥＥＰＲＯＭ５９を２つ用意し、これらのＥＥＰＲＯＭ５９に異常処理対処方法の異なるプログラムを格納しておき、異常処理対応に応じて選択判断部２２０がスイッチ部２２１を切り変えることで、異常処理対応に最適なプログラムによりＦＰＧＡ５６を再コンフィギュレーションするようにしても良い。
Also, as shown in FIG. 10, two
さらに、図１１に示すように、エンコーダ３０ａの出力とポテンショメータ３５の出力をスイッチ部２２２にて切り換えて、エンコーダ３０ａに異常が生じた場合は、ポテンショメータ３５の出力により位置制御を行い、ポテンショメータに異常が生じた場合は、ポテンショメータ３５の出力により位置制御を行うようにしても良い。
Furthermore, as shown in FIG. 11, when the output of the
ＦＰＧＡブロック異常監視部１１８では、１例として、図１２に示すような、ＡＮＤ、ＯＲ及びスイッチより構成される論理要素ブロック２５０を、図１３に示すように、論理要素ブロック２５０を複数用いた論理判定ブロック２５１により、ＷＤＴ−ＣＲ信号あるいはＴＲＧ信号を生成している。
In the FPGA block
すなわち、図１４に示すように、複数の異常要因を条件として、複数の論理判定ブロック２５１（１）〜（ｎ）によりエラー判定を実行させて、適切な判定により適切なＴＲＧ信号あるいは適切なタイミングでＷＤＴ−ＣＲ信号を生成する。 That is, as shown in FIG. 14, error determination is executed by a plurality of logic determination blocks 251 (1) to (n) on the condition of a plurality of abnormal factors, and an appropriate TRG signal or an appropriate timing is determined by an appropriate determination. To generate a WDT-CR signal.
このように構成された本実施例の作用について説明する。本実施例では、図１５に示すように、電源が投入されると、まず、イニシャルモード処理が実行される。そして、イニシャルモード処理後に、モード切り替え処理に移行する。 The operation of this embodiment configured as described above will be described. In this embodiment, as shown in FIG. 15, when the power is turned on, initial mode processing is first executed. Then, after the initial mode process, the mode shift process is performed.
ここで、運転モードとはリモコン操作部７の操作指令に基づいて、電動湾曲操作を行うモードで、メンテナンスモードとは、パラメータの設定（読み書き）、状態モニタ等を専用の治具や後述するパソコンに接続したＨＭＩモードによる遠隔操作等を行うモードである。
Here, the operation mode is a mode in which an electric bending operation is performed based on an operation command from the remote
このモード切り替え処理では、例えばクラッチ切断時あるいはイニシャルモード処理終了時の湾曲動作開始指令ＯＦＦ時においては、キャリブレーションモードに移行し、クラッチ再接続して操作指令値とスコープ位置が一致し、あるいは湾曲動作開始指令ＯＮになると、モード切り替え処理に戻る。 In this mode switching process, for example, at the time of the clutch disengagement or when the bending operation start command is OFF at the end of the initial mode process, the mode is shifted to the calibration mode, the clutch is reconnected and the operation command value matches the scope position, or the bending is performed. When the operation start command is turned ON, the process returns to the mode switching process.
また、モード切り替え処理において、運転モードが選択されると運転モードとなりサーボがＯＮとなり、運転モード終了が指示されるとモード切り替え処理に戻る。 Further, in the mode switching process, when the operation mode is selected, the operation mode is set and the servo is turned on, and when the end of the operation mode is instructed, the mode switching process is returned.
さらに、モード切り替え処理において、メンテナンスモードが選択されるとメンテナンスモードとなりサーボがＯＮとなり、メンテナンスモード終了が指示されるとモード切り替え処理に戻る。 Further, in the mode switching process, when the maintenance mode is selected, the maintenance mode is set, the servo is turned on, and when the end of the maintenance mode is instructed, the mode switching process is returned.
また、モード切り替え処理では、停止要因が発生すると異常停止モードとなり、サーボがＯＦＦとなる。 In the mode switching process, when a stop factor occurs, an abnormal stop mode is entered and the servo is turned off.
上記内容を図１６のフローチャートを用いて詳細に説明する。電源がＯＮされると、ステップＳ１にてＥＥＰＲＯＭコントローラ１０２によりＦＰＧＡ５６のコンフィギュレーションが実行される。続いて、ステップＳ２にてイニシャルモード処理（後述）が実行され、ステップＳ３にてイニシャルモード処理の終了を待つ。
The above contents will be described in detail with reference to the flowchart of FIG. When the power is turned on, the
イニシャルモード処理が終了すると、ステップＳ４にて運転モードコントローラ１０５よりキャリブレーション要求が発生する。そして、ステップＳ５にて運転モードコントローラ１０５よりメンテナンスモード処理要求が発生したかどうか判断する。メンテナンスモード処理要求が発生した場合は、ステップＳ６にてメンテナンスモード処理（後述）を実行し、ステップＳ５に戻る。
When the initial mode process ends, a calibration request is generated from the
メンテナンスモード処理要求がない場合には、ステップＳ７にて運転モードコントローラ１０５がメンテナンスモード処理からモード切り替え処理に復帰したかどうか判断する。そして、モード切り替え処理に復帰した場合には、ステップＳ８にて運転モードコントローラ１０５よりキャリブレーション要求が発生し、ステップＳ５に戻る。
If there is no maintenance mode processing request, it is determined in step S7 whether or not the
モード切り替え処理に復帰していない場合には、ステップＳ９にて運転モードコントローラ１０５がキャリブレーション要求が有効かどうか判断し、キャリブレーション要求が有効の場合にはステップＳ１０にて運転モードコントローラ１０５はキャリブレーション処理を実行し、ステップＳ１１にてキャリブレーション処理が正常に終了したかどうか判断する。キャリブレーション処理が正常に終了しなかった場合には、ステップＳ５に戻り、キャリブレーション処理が正常に終了した場合には、ステップＳ１２にてキャリブレーション要求を解除してステップＳ５に戻る。
If the mode switching process has not been restored, the
ステップＳ９においてキャリブレーション要求が有効でないと判断すると、ステップＳ１３にて運転モードコントローラ１０５は湾曲動作開始指令がＯＦＦされたかどうか判断する。湾曲動作開始指令がＯＦＦされたと判断すると、ステップＳ１４にて運転モードコントローラ１０５よりキャリブレーション要求が発生しステップＳ５に戻る。
If it is determined in step S9 that the calibration request is not valid, in step S13, the
湾曲動作開始指令がＯＦＦていないと判断すると、ステップＳ１５にて運転モードコントローラ１０５はクラッチ接続がＯＦＦかどうか判断する。クラッチ接続がＯＦＦならばステップＳ１４に進み、クラッチ接続がＯＮならばステップＳ１６にて運転モード処理（後述）を実行してステップＳ５に戻る。
If it is determined that the bending operation start command is not OFF, the
つぎに、図１７のフローチャートを用いてイニシャルモード処理を説明する。ステップＳ２１にてまずＷＤＴ５７がスタートする。そして、ステップＳ２２にてが各論理ブロックが内部の変数を初期化し、ステップＳ２３にてＲＬ（左右）モータ電流Ｆ／Ｂ部１１２、ＵＤ（上下）モータ電流Ｆ／Ｂ部１１３、ポテンショコントロール部１１４、サーミスタコントロール部１１５がそれぞれ、データのサンプリングを開始する。
Next, the initial mode process will be described with reference to the flowchart of FIG. In step S21, the
そして、ステップＳ２４にてシリアル通信ユニット１００、シリアル通信制御部１０１により通信を開始し、ステップＳ２５にて外部のハードウエアが正常かどうか判断し、異常の場合はステップＳ２６にて異常停止モード処理を実行する。
In step S24, communication is started by the
外部のハードウエアが正常と判断すると、ステップＳ２７にてモータコントローラ１１０がモータ電流のオフセットが正常かどうか判断し、モータ電流のオフセットが異常の場合にはステップＳ２６にて異常停止モード処理を実行する。
If it is determined that the external hardware is normal, the
そして、モータ電流のオフセットが正常と判断すると、ステップＳ２８にてモータコントローラ１１０がモータ３０のロータ位置を検出し、ステップＳ２９にてＤＰＲＡＭ１０６内のパラメータを読み込む。
If it is determined that the motor current offset is normal, the
次に、モータコントローラ１１０は、ステップＳ３０にて読み込んだパラメータ値が統べて「０」かどうか判断し、パラメータ値が統べて「０」でない場合はそのまま処理を終了し、パラメータ値が統べて「０」の場合は、ステップＳ３１にてモータコントローラ１１０は、パラメータのデフォルト値をＤＰＲＡＭ１０６に書き込み処理を終了する。
Next, the
次に、図１８のフローチャートを用いてメンテナンスモード処理を説明する。運転モードコントローラ１０５と治具（不図示）と更新を開始し、ステップＳ４１にて運転モードコントローラ１０５は治具よりサーボＯＮ要求が発生したかどうか判断し、ステップＳ４２にてサーボＯＮ要求があればサーボをＯＮしてステップＳ４１に戻る。
Next, the maintenance mode process will be described with reference to the flowchart of FIG. Updating of the
同様にステップＳ４１にて運転モードコントローラ１０５は治具よりサーボＯＦＦ要求が発生したかどうか判断し、ステップＳ４４にてサーボＯＦＦ要求があればサーボをＯＦＦしてステップＳ４１に戻る。
Similarly, in step S41, the
次に、ステップＳ４５にて運転モードコントローラ１０５は治具よりＨＭＩモード（サーボ状態のモニタ監視モード）要求が発生したかどうか判断し、ステップＳ４６にてＨＭＩモード要求があればＨＭＩモード処理を実行してステップＳ４１に戻る。
Next, in step S45, the
そして、ステップＳ４７にて運転モードコントローラ１０５は治具より第１メンテナンス要求が発生したかどうか判断し、ステップＳ４８にて第１メンテナンス要求があれば正弦波出力モード処理を実行してステップＳ４１に戻る。
In step S47, the
続いて、ステップＳ４９にて運転モードコントローラ１０５は治具より第２メンテナンス要求が発生したかどうか判断し、ステップＳ５０にて第２メンテナンス要求があればトルク制御モード処理を実行してステップＳ４１に戻る。
Subsequently, in step S49, the
また、ステップＳ５１にて運転モードコントローラ１０５は治具より第３メンテナンス要求が発生したかどうか判断し、ステップＳ５２にて第３メンテナンス要求があれば速度制御モード処理を実行してステップＳ４１に戻る。
In step S51, the
そして、ステップＳ５３にて運転モードコントローラ１０５は治具より第４メンテナンス要求が発生したかどうか判断し、ステップＳ５４にて第４メンテナンス要求があれば位置制御モード処理を実行してステップＳ４１に戻る。
In step S53, the
次に、ステップＳ５５にて運転モードコントローラ１０５は治具より第５メンテナンス要求が発生したかどうか判断し、ステップＳ５６にて第５メンテナンス要求があればアナログ入力位置制御モード処理を実行してステップＳ４１に戻る。
Next, in step S55, the
また、ステップＳ５７にて運転モードコントローラ１０５は治具より第６メンテナンス要求が発生したかどうか判断し、ステップＳ５８にて第６メンテナンス要求があればスコープリミット調整モード処理を実行してステップＳ４１に戻る。
In step S57, the
続いて、ステップＳ５９にて運転モードコントローラ１０５は治具より第７メンテナンス要求が発生したかどうか判断し、ステップＳ６０にて第７メンテナンス要求があればラップ動作モード処理を実行してステップＳ４１に戻る。
Subsequently, in step S59, the
ここで、ラップ動作モードとは、予め決められた湾曲動作、例えばＲＬ−＞ＵＤ−＞ＲＬ等のシーケンシャル動作を行わせるモードのことである。 Here, the lap operation mode is a mode in which a predetermined bending operation, for example, a sequential operation such as RL-> UD-> RL is performed.
次に、ステップＳ６１にて運転モードコントローラ１０５は治具より第８メンテナンス要求が発生したかどうか判断し、ステップＳ６２にて第８メンテナンス要求があればキャリブレーション調整モード処理を実行してステップＳ４１に戻る。
Next, in step S61, the
以上のように、電動湾曲動作に必要な各機能について独立した動作確認を行わせることができる。 As described above, independent operation confirmation can be performed for each function necessary for the electric bending operation.
次に、図１９ないし図３７を用いて運転モードコントローラ１０５にて実行されるキャリブレーションモード処理説明する。図１９に示すように、リモコン操作部７には、ジョイスティック７０１が設けられ、ポテンショメータ７０２によりその位置が検知されるようになっている。また、該ジョイスティック７０１にはギア７０３が設けられ、指示駆動手段としてのサーボモータ７０４の回転軸に設けられたギア７０５がギア７０３と噛み合うことで、サーボモータ７０４の駆動力によりジョイスティック７０１が可動することができる。さらに、リモコン操作部７においては、ポテンショメータ７０２の位置情報を検出し、サーボモータ７０４を駆動すると共に制御部３７と通信可能な駆動／通信部７０６が設けられている。
Next, calibration mode processing executed by the
なお、指示駆動制御手段は、例えばポテンショメータ７０２及び駆動／通信部７０６より構成される。
The instruction drive control means includes, for example, a
図２０に示すように、湾曲制御部１０ｂにおいては、クラッチ機構部３６のクラッチ操作によりギア３２とギア３１が切断可能になっている。ギア３２とギア３１が切断されると、湾曲ワイヤ３３はフリー状態となり、ポテンショメータ３５の出力値はジョイスティック７０１の湾曲指令値と無関係な状態となる。クラッチ切断時には切断時のポテンショメータ３５の出力値がＤＰＲＡＭ１０６に格納されると共に、フリー状態となっている際のポテンショメータ３５の出力値及びエンコーダ３０ａのカウント値が監視され、それぞれの最新の値がＤＰＲＡＭ１０６に格納される。
As shown in FIG. 20, in the bending
このような状態で、図２１に示すように、クラッチ機構部３６のクラッチ操作によりギア３２とギア３１を再度連結し場合に上記のキャリブレーションモード処理、すなわち、ジョイスティック７０１と湾曲部１１との調整処理が必要となる。
In this state, as shown in FIG. 21, when the
そこで、図２２に示すように、ステップＳ８１にて運転モードコントローラ１０５はクラッチ接続がＯＦＦかどうか判断し、クラッチ接続がＯＦＦならば、ステップＳ８２にてサーボをＯＦＦしてステップＳ８３に進み、クラッチ接続がＯＦＦでないならば、そのままステップＳ８３に進む。
Therefore, as shown in FIG. 22, in step S81, the
そして、ステップＳ８３にて運転モードコントローラ１０５はクラッチ接続がＯＮかどうか判断し、クラッチ接続がＯＮならばステップＳ８４に進み、クラッチ接続がＯＮでないならばステップＳ８１に戻る。
In step S83, the
ステップＳ８４にて位置合わせ処理（後述）を実行し、その後、ステップＳ８５では、操作量と現在位置が所定範囲内にあるかどうか判断し、所定範囲内ならばステップＳ８６に進み、所定範囲内でないならばステップＳ８１に戻る。 In step S84, alignment processing (described later) is executed. Thereafter, in step S85, it is determined whether the operation amount and the current position are within a predetermined range. If they are within the predetermined range, the process proceeds to step S86, and is not within the predetermined range. If so, the process returns to step S81.
そして、ステップＳ８６にて湾曲動作開始指令ＯＮかどうか判断し、湾曲動作開始指令ＯＮならばステップＳ８７にてサーボをＯＮして処理を終了し、湾曲動作開始指令ＯＮでないならばステップＳ８１に戻る。 In step S86, it is determined whether or not the bending operation start command is ON. If the bending operation start command is ON, the servo is turned on in step S87 and the process is terminated. If the bending operation start command is not ON, the process returns to step S81.
上記位置合わせ処理は、図２３に示すように、ステップＳ９１にてクラッチ接続を確認すると、ステップＳ９２にてＤＰＲＡＭ１０６から現在のエンコーダ３０ａのカウント値が読み出され、ステップＳ９３にてクラッチ切断直後のポテンショメータ３５の出力値がＤＰＲＡＭ１０６から読み出される。図２４はクラッチ接続直後の例えばＵＤ側の現在のエンコーダ３０ａのカウント値とポテンショメータ３５の出力値の差異を模式的に示しており、また、図２５はＵＤ及びＲＬのエンコーダのカウント値とポテンショメータの出力値を２次元的に示している。
As shown in FIG. 23, in the positioning process, when the clutch connection is confirmed in step S91, the current count value of the
そして、ステップＳ９４にて現在のポテンショメータ３５の出力値を読み込み、ステップＳ９５にて切断直後のポテンショメータ３５の出力値と、現在のポテンショメータ３５の出力値との差分により変化量Ａを算出する。
In step S94, the current output value of the
次に、ステップＳ９６にて駆動／通信部７０６を制御し、ジョイスティック７０１側のサーボモータ７０４を変化量Ａに基づき駆動する。このとき、湾曲部モータ３０は駆動されないで、停止している。
Next, in step S96, the drive /
そして、ステップＳ９７にてジョイスティック７０１側のポテンショメータ７０２を読み込み、ステップＳ９８にてＤＰＲＡＭ１０６に対して現在のエンコーダ３０ａのカウント値をジョイスティック７０１側のポテンショメータ７０２の位置に応じた値に更新し処理を終了する。図２６は更新後の例えばＵＤ側の現在のエンコーダ３０ａのカウント値とポテンショメータ３５の出力値を模式的に示しており、また、図２７はＵＤ及びＲＬのエンコーダのカウント値とポテンショメータの出力値を２次元的に示している。
In step S97, the
このようにして、エンコーダ３０ａのカウント値とポテンショメータ３５の出力値を調整すると共に、ジョイスティック７０１をサーボモータ７０４により移動させるが、図２８に示すように、湾曲部モータ３０のポテンショメータ３５に対してジョイスティック７０１からの湾曲指令値は誤差を有しいるが、図２２のステップＳ８５にてその誤差範囲が所定範囲内ならば、図２８に示すように、ジョイスティック７０１による湾曲部モータ３０の制御が可能と判断している。
In this way, the count value of the
本実施例では、図２９に示すように、モニタ６においては、キャリブレーション時には、内視鏡画像を表示する画像表示エリア６ａの他に、エンコーダ３０ａのカウント値とポテンショメータ３５の出力値を調整するためのナビゲーション画像を表示するナビゲーション表示エリア６ｂ及び現在のテンションセンサ３５の出力値を表示したデジタル表示エリア６ｃが表示される。従来は、デジタル表示エリア６ｃのみが表示され、ジョイスティック７０１をマニュアルで調整していた。
In this embodiment, as shown in FIG. 29, the
以上、図１９ないし図２９を用いてキャリブレーションモード処理をメカニカル制御的見地から説明したが、図３０を用いて上記キャリブレーションモード処理を信号制御的見地から説明する。 The calibration mode processing has been described above from the viewpoint of mechanical control with reference to FIGS. 19 to 29. The calibration mode processing will be described from the viewpoint of signal control with reference to FIG.
図３０において、内視鏡駆動部７５０は湾曲モータ３０、ギア３１、３２、エンコーダ３０ａ、ポテンショメータ３５及びクラッチ機構部３６より構成される。また、操作部駆動部７５１はサーボモータ７０４、ギア７０３、７０５より構成される。
In FIG. 30, the
図３０によればキャリブレーションモードにおいて、モータコントローラ１１０側では現在の湾曲位置データを内視鏡駆動部７５０より取得する。このデータをコントローラ１１０の制御部３７内部にて操作部７の位置スケールに変換処理を行う。
According to FIG. 30, in the calibration mode, the current curve position data is acquired from the
通常は、制御部３７において、操作部７からの操作部指令（指令値データ）を内視鏡駆動部７５０へ位置スケール変換してジョイスティック７０１の稼動範囲と湾曲稼動範囲が一致するように内視鏡駆動部指令（湾曲指令信号）にスケール変換されるが、キャリブレーションモードでは、逆に内視鏡駆動部指令（湾曲指令信号）をスケール変換して操作部位置スケール変換データを生成する。
Normally, the
そして、操作部位置スケール変換データを復帰指令データとして操作部７に転送することで、操作部７内の操作部駆動部７５１が復帰データ位置に動くように作用する。これにより、操作部７が自動的に湾曲位置に一致するような動作を行わせることが可能となる。
Then, the operation unit position scale conversion data is transferred to the
次に、キャリブレーションモード処理の変形例を図３１ないし図３３を用いて説明する。上記のキャリブレーションでは、湾曲部モータ３０のポテンショメータ３５の出力値により行っていたが、これに限らない。
Next, a modified example of the calibration mode process will be described with reference to FIGS. In the above calibration, the output value of the
図３１は図２１の構成に内視鏡湾曲を行わせるための湾曲ワイヤ部にテンション量を検出するテンションセンサを配置した実施例を示している。ここではテンションセンサのワイヤへの配置構成については図示していない。 FIG. 31 shows an embodiment in which a tension sensor for detecting the amount of tension is arranged in the bending wire portion for causing the endoscope to bend in the configuration of FIG. Here, the arrangement of the tension sensor on the wire is not shown.
例えば図３１に示すようにテンションセンサ８００により湾曲ワイヤ３３のテンション状態を検出し、検出した湾曲ワイヤ３３のテンション状態に基づいてサーボモータ７０４の駆動力によりジョイスティック７０１を可動してジョイスティック７０１の位置との位置合わせ処理を行うようにしても良い。
For example, as shown in FIG. 31, the
具体的には、図３２に示すように、ステップＳ９１にてクラッチ接続を確認すると、ステップＳ９２にてＤＰＲＡＭ１０６から現在のエンコーダ３０ａのカウント値が読み出され、ステップＳ１００にてテンションセンサ８００により現在の湾曲ワイヤ３３のテンションデータＢを読み込む。
Specifically, as shown in FIG. 32, when clutch engagement is confirmed in step S91, the current count value of the
そして、ステップＳ１０１にて駆動／通信部７０６を制御し、ジョイスティック７０１側のサーボモータ７０４をテンションデータＢに基づき駆動する。このとき、湾曲部モータ３０は駆動されないで、停止している。
In step S101, the drive /
続いて、ステップＳ９７にてジョイスティック７０１側のポテンショメータ７０２を読み込み、ステップＳ９８にてＤＰＲＡＭ１０６に対して現在のエンコーダ３０ａのカウント値をジョイスティック７０１側のポテンショメータ７０２の位置に応じた値に更新し処理を終了する。
In step S97, the
以上、図３１及び図３２を用いてキャリブレーションモード処理の変形例をメカニカル制御的見地から説明したが、図３０のように、図３３ないし図を用いて上記キャリブレーションモード処理の変形例を信号制御的見地から説明する。 The modification of the calibration mode process has been described above from the viewpoint of mechanical control with reference to FIGS. 31 and 32. However, as shown in FIG. 30, the modification of the calibration mode process is signaled with reference to FIGS. This will be explained from a control standpoint.
図３３において、図３０と異なる点はテンションセンサ８００を設けて、内視鏡牽引ワイヤのテンションの状態をコントローラに転送している点にある。
33 differs from FIG. 30 in that a
図３４に操作部７の操作部駆動部７５１に関するブロック線図を示す。ブロック線図で表現しているため、実際の物理構成とは異なるため補足を加えると、操作者がジョイスティック７０１を倒した場合の力の入力は図中の操作値であり、操作者のジョイスティック７０１の指令に応じて位置指令値が変化する。このときモータ制御で用いられているフィードバックループ構成となっているため動的特性を有することで、ジョイスティック７０１のメカニカルインピーダンスを有することになる。動的特性は、一般に知られている図３５に示すようなバネ８５０・ダンパ８５１による特性となり、図３６に示すような位置指令値及び操作値からポテンショメータ７０２までの周波数特性が低域通過形ろ過器となっている。
FIG. 34 shows a block diagram regarding the operation
これに加えて図３４の操作値にテンションデータを重畳させる構成とすることで、内視鏡挿入部の状態を操作者に力覚フィードバックとして反す構成が実現できる。 In addition to this, by adopting a configuration in which tension data is superimposed on the operation value in FIG. 34, it is possible to realize a configuration in which the state of the endoscope insertion portion is countered as force feedback to the operator.
このとき、テンションデータはジョイスティック７０１の指令に対して反力が対応するように設定されている。すなわち、ジョイスティック７０１を倒した方向に応じて内視鏡牽引ワイヤへの負荷が増大する対応となっている。
At this time, the tension data is set so that the reaction force corresponds to the command of the
なお、テンションセンサ８００以外に内視鏡駆動部の電流を検知することで間接的にテンションを検知することでも構わない。これは、電流検知による内視鏡挿入部テンション検知原理を示す図３７に示すとおり、外乱オブザーバにより検知することで実現が可能である。
In addition to the
図３７において、２点破線部９００は実際の湾曲モータ３０のモータモデルのブロック線図とする。図中モータドライバからのトルク指令値は電流指令であり、この電流指令に応じて湾曲モータ３０の回転・位置決めが行われる。また、２点破線部９００に入力として記した外乱はモータ軸にかかる外乱負荷としている。外乱推定値は２点破線部９００の実際の湾曲モータ３０と同じ物理モデルを図３７のように制御部３７内に並列に配置させ、トルク指令値及び湾曲モータ３０の回転数(Speed)情報に対する逆ダイナミクスの情報からモータ軸にかかる外乱を推定するという手法である。
In FIG. 37, a two-dot broken
次に、図３８のフローチャートを用い、また図３９のタイミングチャートを参照して動作モード処理を説明する。ステップＳ７１にてまずサーボをＯＮとし、ステップＳ７２にてトルク制御周期イベント期間かどうか判断し、トルク制御周期イベントならばステップＳ７３にトルク制御演算処理を実行しステップＳ７２に戻り、トルク制御周期イベントでないならば、ステップＳ７４に進む。 Next, the operation mode process will be described with reference to the flowchart of FIG. 38 and with reference to the timing chart of FIG. First, in step S71, the servo is turned on. In step S72, it is determined whether the torque control cycle event period is reached. If it is a torque control cycle event, torque control calculation processing is executed in step S73, and the process returns to step S72. If so, the process proceeds to step S74.
ステップＳ７４では、位置、速度制御イベント期間かどうかかどうか判断し、位置、速度制御イベントならばステップＳ７５に位置、速度制御演算処理を実行しステップＳ７２に戻り、位置、速度制御周期イベントでないならば、ステップＳ７６に進む。そして、ステップＳ７６にてサーボ異常が検出されたかどうか判断し、サーボ異常が検出された場合はステップＳ７７に異常停止モード処理を実行し、サーボ異常が検出されない場合にはステップＳ７２に戻る。 In step S74, it is determined whether or not it is a position / speed control event period. If it is a position / speed control event, the position / speed control calculation process is executed in step S75, and the process returns to step S72. The process proceeds to step S76. Then, it is determined whether or not a servo abnormality is detected in step S76. If a servo abnormality is detected, an abnormal stop mode process is executed in step S77. If a servo abnormality is not detected, the process returns to step S72.
以上説明したように、本実施例では、 リモコン操作部７においては、ジョイスティック７０１はポテンショメータ７０２によりその位置が検知されるようになっており、ジョイスティック７０１にはギア７０３が設けられ、サーボモータ７０４の回転軸に設けられたギア７０５がギア７０３と噛み合うことで、サーボモータ７０４の駆動力によりジョイスティック７０１が可動することができる。さらに、ポテンショメータ７０２の位置情報を検出し、サーボモータ７０４を駆動すると共に制御部３７と通信可能な駆動／通信部７０６が設けられている。このよう構成により、クラッチ切断／接続を切り換えて実行しても、ジョイスティック７０１の位置を湾曲部の湾曲位置に自動的に調整することができる。
As described above, in this embodiment, the position of the
なお、制御部３７を内視鏡２の湾曲制御部１０ｂに設けるとしたが、これに限らず、制御部３７を画像処理装置４内に設けても良いし、別体のコントローラ装置内に設けても良い。
Although the
本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
１…電動湾曲内視鏡装置
２…内視鏡
３…光源装置
４…画像処理装置
７…リモコン操作部
１０…基端把時部
１０ｂ…湾曲制御部
３０…湾曲モータ
３０ａ…エンコーダ
３１、３２…ギア
３３…湾曲ワイヤ
３４…スプロケット部
３５…ポテンショメータ
３６…クラッチ機構部
５６…ＦＰＧＡ
１００…シリアル通信ユニット
１０１…シリアル通信制御部
１０２…ＥＥＰＲＯＭコントローラ
１０３…異常信号処理部
１０４…ＬＥＤコントローラ
１０５…運転モードコントローラ
１０６…ＤＰＲＡＭ
１０７…クラッチ信号入力部
１０８…治具基板入出力部
１０９…ＲＡＭ
１１０…モータコントローラ
１１１…モータ駆動波形生成部
１１２…ＲＬ（左右）モータコントロール部
１１３…ＵＤ（上下）モータコントロール部
１１４…ポテンショコントロール部
１１５…サーミスタコントロール部
１１６…ＲＬエンコーダコントロール部
１１７…ＵＤエンコーダコントロール部
１１８…ＦＰＧＡブロック異常監視部
７０１…ジョイスティック
７０２…ポテンショメータ
７０３、７０５…ギア
７０４…サーボモータ
７０６…駆動／通信部
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
107 ... Clutch signal input unit 108 ... Jig substrate input /
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記湾曲部を湾曲動作させる複数の構成部材を有する湾曲駆動手段と、
前記湾曲駆動手段を駆動する駆動力を出力する湾曲動力手段と、
前記湾曲動力手段からの前記駆動力を選択的に前記湾曲駆動手段に伝達する駆動力伝達手段と、
前記湾曲動力手段の駆動状態情報を検出する駆動状態検出手段と、
前記湾曲駆動手段の動作情報を検知して前記湾曲部の湾曲状態情報を検出する湾曲状態検出手段と、
前記湾曲部を湾曲させる湾曲指示情報を出力する指示手段と、
前記指示手段を駆動する指示駆動手段と、
前記駆動力伝達手段の前記駆動力の伝達状態に基づいて前記指示駆動手段を制御する指示駆動制御手段と
を備えたことを特徴とする電動湾曲内視鏡。 A bending portion provided in the insertion portion;
A bending drive means having a plurality of constituent members for bending the bending portion;
Bending power means for outputting a driving force for driving the bending drive means;
Driving force transmitting means for selectively transmitting the driving force from the bending power means to the bending driving means;
Driving state detecting means for detecting driving state information of the bending power means;
Bending state detection means for detecting operation information of the bending drive means and detecting bending state information of the bending portion;
Instruction means for outputting bending instruction information for bending the bending portion;
Instruction driving means for driving the instruction means;
An electric bending endoscope comprising: an instruction drive control unit that controls the instruction drive unit based on a transmission state of the drive force of the drive force transmission unit.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006006145A JP4823696B2 (en) | 2006-01-13 | 2006-01-13 | Electric bending endoscope |
| PCT/JP2007/050302 WO2007080953A1 (en) | 2006-01-13 | 2007-01-12 | Electrically bent endoscope |
| EP07706644.7A EP1972257B1 (en) | 2006-01-13 | 2007-01-12 | Electric bending endoscope |
| CN2007800023976A CN101370422B (en) | 2006-01-13 | 2007-01-12 | Electrically bendable endoscope |
| US12/168,465 US20080262306A1 (en) | 2006-01-13 | 2008-07-07 | Electric bending endoscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006006145A JP4823696B2 (en) | 2006-01-13 | 2006-01-13 | Electric bending endoscope |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007185355A true JP2007185355A (en) | 2007-07-26 |
| JP4823696B2 JP4823696B2 (en) | 2011-11-24 |
Family
ID=38340936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006006145A Expired - Fee Related JP4823696B2 (en) | 2006-01-13 | 2006-01-13 | Electric bending endoscope |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4823696B2 (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2151182A1 (en) | 2008-08-06 | 2010-02-10 | Olympus Medical Systems Corporation | Active medical apparatus system |
| WO2010090059A1 (en) | 2009-02-03 | 2010-08-12 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Manipulator |
| JP2010279688A (en) * | 2009-05-07 | 2010-12-16 | Univ Of Occupational & Environmental Health Japan | Endoscope remote-controlled operating system |
| WO2010143715A1 (en) * | 2009-06-11 | 2010-12-16 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Medical control device |
| US8597178B2 (en) | 2008-08-04 | 2013-12-03 | Olympus Medical Systems Corp. | Active drive type medical apparatus and drive control method |
| WO2014123066A1 (en) * | 2013-02-05 | 2014-08-14 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Electrically powered endoscope |
| JP2015160063A (en) * | 2014-02-28 | 2015-09-07 | オリンパス株式会社 | Mode transition method for medical instrument, medical system, and medical apparatus |
| WO2016174903A1 (en) * | 2015-04-30 | 2016-11-03 | ソニー・オリンパスメディカルソリューションズ株式会社 | Signal processing device and medical observation system |
| CN111801042A (en) * | 2018-03-30 | 2020-10-20 | 奥林巴斯株式会社 | Stress estimation system, stress estimation device, and endoscope system |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003245246A (en) * | 2002-02-25 | 2003-09-02 | Olympus Optical Co Ltd | Electric bendable endoscope |
-
2006
- 2006-01-13 JP JP2006006145A patent/JP4823696B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003245246A (en) * | 2002-02-25 | 2003-09-02 | Olympus Optical Co Ltd | Electric bendable endoscope |
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8597178B2 (en) | 2008-08-04 | 2013-12-03 | Olympus Medical Systems Corp. | Active drive type medical apparatus and drive control method |
| EP2151182A1 (en) | 2008-08-06 | 2010-02-10 | Olympus Medical Systems Corporation | Active medical apparatus system |
| WO2010090059A1 (en) | 2009-02-03 | 2010-08-12 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Manipulator |
| JP4642938B2 (en) * | 2009-02-03 | 2011-03-02 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | manipulator |
| EP2394799A1 (en) * | 2009-02-03 | 2011-12-14 | Olympus Medical Systems Corp. | Manipulator |
| US8214083B2 (en) | 2009-02-03 | 2012-07-03 | Olympus Medical Systems Corp. | Manipulator |
| EP2394799A4 (en) * | 2009-02-03 | 2014-01-01 | Olympus Medical Systems Corp | Manipulator |
| JP2010279688A (en) * | 2009-05-07 | 2010-12-16 | Univ Of Occupational & Environmental Health Japan | Endoscope remote-controlled operating system |
| WO2010143715A1 (en) * | 2009-06-11 | 2010-12-16 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Medical control device |
| JP4782894B2 (en) * | 2009-06-11 | 2011-09-28 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Medical control device |
| US8517925B2 (en) | 2009-06-11 | 2013-08-27 | Olympus Medical Systems Corp. | Medical control system |
| JP5702026B2 (en) * | 2013-02-05 | 2015-04-15 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Electric endoscope |
| WO2014123066A1 (en) * | 2013-02-05 | 2014-08-14 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Electrically powered endoscope |
| EP2896353A4 (en) * | 2013-02-05 | 2016-08-17 | Olympus Corp | Electrically powered endoscope |
| US9459613B2 (en) | 2013-02-05 | 2016-10-04 | Olympus Corporation | Electric endoscope |
| JPWO2014123066A1 (en) * | 2013-02-05 | 2017-02-02 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Electric endoscope |
| JP2015160063A (en) * | 2014-02-28 | 2015-09-07 | オリンパス株式会社 | Mode transition method for medical instrument, medical system, and medical apparatus |
| US10251536B2 (en) | 2014-02-28 | 2019-04-09 | Olympus Corporation | Medical instrument, medical system, and mode transition method for medical instruments |
| WO2016174903A1 (en) * | 2015-04-30 | 2016-11-03 | ソニー・オリンパスメディカルソリューションズ株式会社 | Signal processing device and medical observation system |
| US10548460B2 (en) | 2015-04-30 | 2020-02-04 | Sony Olympus Medical Solutions Inc. | Signal processing apparatus and medical observation system |
| CN111801042A (en) * | 2018-03-30 | 2020-10-20 | 奥林巴斯株式会社 | Stress estimation system, stress estimation device, and endoscope system |
| JPWO2019187025A1 (en) * | 2018-03-30 | 2021-03-25 | オリンパス株式会社 | Stress estimation system, stress estimation device, endoscopic system and stress estimation method |
| JP7124061B2 (en) | 2018-03-30 | 2022-08-23 | オリンパス株式会社 | Stress estimation system, stress estimation device, and endoscope system |
| CN111801042B (en) * | 2018-03-30 | 2023-08-18 | 奥林巴斯株式会社 | Stress estimation system, stress estimation device, endoscope system, and stress estimation method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4823696B2 (en) | 2011-11-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1972257B1 (en) | Electric bending endoscope | |
| JP4823696B2 (en) | Electric bending endoscope | |
| JP4823697B2 (en) | Electric bending endoscope | |
| JP4823695B2 (en) | Electric bending endoscope | |
| JP4197877B2 (en) | Electric bending endoscope apparatus and calibration method | |
| CN101559596B (en) | Manipulator | |
| EP2583616B1 (en) | Endoscope | |
| CN105980113B (en) | The initial method of arm-and-hand system | |
| JP4782894B2 (en) | Medical control device | |
| JP3938700B2 (en) | Electric bending endoscope device | |
| EP1787573B1 (en) | Electric curvature control device | |
| WO2012153646A1 (en) | Medical control device | |
| JP2001275941A (en) | Motor-driven bending endoscopic apparatus | |
| WO2006019136A1 (en) | Electric curving control apparatus | |
| US20130158349A1 (en) | Insertion and extraction assisting device and endoscope system | |
| US9943957B2 (en) | Method for controlling medical manipulator | |
| JPH04246322A (en) | Endoscope device | |
| JP5396178B2 (en) | Endoscope apparatus and endoscope system | |
| US20240115117A1 (en) | Manipulator system, manipulator system control method, and manipulator system control device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081107 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110322 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110523 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110816 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110907 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4823696 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140916 Year of fee payment: 3 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |