JP2022055122A - Operation support system, patient side device, and medical appliance operation method - Google Patents

Operation support system, patient side device, and medical appliance operation method Download PDF

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Abstract

To provide an operation support system capable of suppressing vibration of an arm and a medical appliance.SOLUTION: A surgical operation system 100 (operation support system) comprises: a medical manipulator 1 including an arm 60 with a medical appliance 4 attached to a tip side thereof; a remote operation device 2 including an operation manipulator arm 21 for receiving an operation amount to the medical appliance 4; and a control unit 31 for scaling the received operation amount to calculate an actual operation amount, an operation amount in actually actuating the medical appliance 4. As a TCP of the medical appliance 4 is closer to a pivot position PP that is a position to be a supporting point in moving the medical appliance 4, the control unit 31 reduces a scaling magnification so that an amount of movement of the TCP with respect to the operation amount is smaller.SELECTED DRAWING: Figure 11

Description

この発明は、手術支援システム、患者側装置および医療器具の操作方法に関し、特に、操作部が受け付けた医療器具の操作量をスケーリングする手術支援システム、患者側装置および医療器具の操作方法に関する。 The present invention relates to an operation method of a surgical support system, a patient-side device and a medical instrument, and more particularly to an operation method of a surgical support system, a patient-side device and a medical instrument for scaling the operation amount of the medical instrument accepted by the operation unit.

従来、操作部が受け付けた医療器具の操作量をスケーリング(操作部が受け付けた医療器具の操作量に対する医療器具の移動量を変更)するロボット外科用システムが知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, a robotic surgical system that scales the operation amount of a medical device received by the operation unit (changes the movement amount of the medical device with respect to the operation amount of the medical device received by the operation unit) is known (for example, Patent Document 1). reference).

上記特許文献1には、複数の方向に移動可能な入力ハンドル(操作部)と、入力ハンドルと通信し、入力ハンドルが受け付けた操作量をスケーリングして外科用ツールを移動させる処理装置とを備えるロボット外科用システムが開示されている。上記特許文献1では、入力ハンドルが操作される3次元の作業空間を予め定義しておき、外科医が入力ハンドルを3次元の作業空間の中心から離間する方向に移動させる場合の外科用ツールの移動量が、入力ハンドルを3次元の作業空間の中心に向かって移動させる場合の外科用ツールの移動量よりも大きくなるようにスケーリングが設定されている。これにより、入力ハンドルを3次元の作業空間の中心から離間する方向に移動させる際には外科用ツールの移動量が大きくなるので、入力ハンドルの移動可能な範囲の最大限まで入力ハンドルを移動させることなく、外科用ツールを所望の位置まで移動することが可能になる。 The above-mentioned Patent Document 1 includes an input handle (operation unit) that can move in a plurality of directions, and a processing device that communicates with the input handle, scales the operation amount received by the input handle, and moves the surgical tool. Robotic surgical systems are disclosed. In Patent Document 1, the three-dimensional workspace in which the input handle is operated is defined in advance, and the movement of the surgical tool when the surgeon moves the input handle in a direction away from the center of the three-dimensional workspace. The scaling is set so that the amount is greater than the amount of movement of the surgical tool when moving the input handle towards the center of the three-dimensional workspace. As a result, when moving the input handle in a direction away from the center of the three-dimensional workspace, the amount of movement of the surgical tool becomes large, so that the input handle is moved to the maximum in the movable range of the input handle. It is possible to move the surgical tool to the desired position without any need.

特表2018-505739号公報Japanese Patent Publication No. 2018-505739

ここで、上記特許文献1には明記されていないが、上記特許文献1のような従来のロボット外科用システムでは、外科用ツール(医療器具)の移動の支点となるピボット位置が予め設定されており、ピボット位置を中心として外科用ツールが移動(たとえば、回転移動など)される。そして、上記特許文献1のような従来のロボット外科用システムにおいて、ピボット位置を中心として外科用ツールが移動される際に、ロボットのアームおよび外科用ツールが振動する場合があるという不都合がある。具体的には、外科用ツールは、ピボット位置を中心として移動するので、ピボット位置と外科用ツールの先端との間の距離が大きい場合、アームの小さい移動で外科用ツールの先端を所望の距離分移動させることが可能になる。一方、ピボット位置と外科用ツールの先端との間の距離が小さい場合、アームを大きく移動させないと、外科用ツールの先端を所望の距離分移動させることができない。このため、特に、ピボット位置と外科用ツールの先端との間の距離が小さい場合、アームが大きく移動することに起因して、アームおよびツールの振動が大きくなるという問題点がある。上記特許文献1では、ピボット位置と外科用ツールの先端との間の距離に起因する振動については考慮されていないので、上記と同様の問題点がある。 Here, although not specified in Patent Document 1, in a conventional robotic surgical system such as Patent Document 1, a pivot position that serves as a fulcrum for movement of a surgical tool (medical instrument) is preset. The surgical tool is moved around the pivot position (eg, rotational movement). Further, in the conventional robot surgical system as in Patent Document 1, there is an inconvenience that the robot arm and the surgical tool may vibrate when the surgical tool is moved around the pivot position. Specifically, the surgical tool moves around the pivot position, so if the distance between the pivot position and the tip of the surgical tool is large, a small movement of the arm will move the tip of the surgical tool to the desired distance. It becomes possible to move by a minute. On the other hand, when the distance between the pivot position and the tip of the surgical tool is small, the tip of the surgical tool cannot be moved by a desired distance unless the arm is moved significantly. Therefore, there is a problem that the vibration of the arm and the tool becomes large due to the large movement of the arm, particularly when the distance between the pivot position and the tip of the surgical tool is small. Since the above-mentioned Patent Document 1 does not consider the vibration caused by the distance between the pivot position and the tip of the surgical tool, there is the same problem as the above.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、アームおよび医療器具の振動を抑制可能な手術支援システム、患者側装置および医療器具の操作方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and one object of the present invention is the operation of a surgical support system, a patient-side device and a medical device capable of suppressing vibration of an arm and a medical device. To provide a method.

上記目的を達成するために、この発明の第1の局面による手術支援ロボットは、先端側に医療器具が取り付けられるアームを含む患者側装置と、医療器具に対する操作量を受け付ける操作部を含む操作者側装置と、受け付けられた操作量をスケーリングして実際に医療器具を動作させる際の操作量である実操作量を演算する制御部と、を備え、制御部は、医療器具の先端側の部分である先端側部分が医療器具を移動させる際の支点となる位置であるピボット位置に近づくにつれて、操作量に対する先端側部分の移動量が小さくなるようにスケーリングの倍率を小さくする。 In order to achieve the above object, the surgical support robot according to the first aspect of the present invention is an operator including a patient-side device including an arm to which a medical device is attached to the tip side and an operation unit for receiving an operation amount for the medical device. It includes a side device and a control unit that scales the received operation amount and calculates the actual operation amount, which is the operation amount when actually operating the medical device. The control unit is a portion on the tip side of the medical device. As the tip-side portion approaches the pivot position, which is a fulcrum position when moving the medical device, the scaling factor is reduced so that the movement amount of the tip-side portion with respect to the operation amount becomes smaller.

この発明の第1の局面による手術支援ロボットでは、上記のように、制御部は、医療器具の先端側の部分である先端側部分が医療器具を移動させる際の支点となる位置であるピボット位置に近づくにつれて、操作量に対する先端側部分の移動量が小さくなるようにスケーリングの倍率を小さくする。これにより、医療器具の先端側部分とピボット位置との間の距離が小さい場合、操作量に対する医療器具の先端側部分の移動量が小さくなる。すなわち、医療器具を移動させるアームの移動量も小さくなるので、その分、アームおよび医療器具の振動を抑制することができる。 In the surgical support robot according to the first aspect of the present invention, as described above, the control unit is the pivot position where the tip side portion, which is the tip end side portion of the medical device, serves as a fulcrum when moving the medical device. As it approaches, the scaling factor is reduced so that the amount of movement of the tip side portion with respect to the operation amount becomes smaller. As a result, when the distance between the tip-side portion of the medical device and the pivot position is small, the amount of movement of the tip-side portion of the medical device with respect to the operation amount becomes small. That is, since the amount of movement of the arm for moving the medical device is also small, the vibration of the arm and the medical device can be suppressed accordingly.

この発明の第2の局面による患者側装置は、先端側に医療器具が取り付けられるアームを含む患者側装置であって、医療器具に対する操作量を受け付ける操作部により受け付けられた操作量をスケーリングして実際に医療器具を動作させる際の操作量である実操作量を演算する制御部を備え、制御部は、医療器具の先端側の部分である先端側部分が医療器具を移動させる際の支点となる位置であるピボット位置に近づくにつれて、操作量に対する先端側部分の移動量が小さくなるようにスケーリングの倍率を小さくする。 The patient-side device according to the second aspect of the present invention is a patient-side device including an arm to which the medical device is attached to the tip side, and the operation amount received by the operation unit that receives the operation amount for the medical device is scaled. It is equipped with a control unit that calculates the actual operation amount, which is the operation amount when actually operating the medical device, and the control unit serves as a fulcrum when the tip side part, which is the tip side part of the medical device, moves the medical device. The scaling factor is reduced so that the amount of movement of the tip side portion with respect to the operation amount becomes smaller as the position approaches the pivot position.

この発明の第2の局面による患者側装置では、上記のように、制御部は、医療器具の先端側の部分である先端側部分が医療器具を移動させる際の支点となる位置であるピボット位置に近づくにつれて、操作量に対する先端側部分の移動量が小さくなるようにスケーリングの倍率を小さくする。これにより、医療器具の先端側部分とピボット位置との間の距離が小さい場合、操作量に対する医療器具の先端側部分の移動量が小さくなる。すなわち、医療器具を移動させるアームの移動量も小さくなるので、その分、アームおよび医療器具の振動を抑制することが可能な患者側装置を提供することができる。 In the patient-side device according to the second aspect of the present invention, as described above, the control unit is the pivot position where the tip-side portion, which is the tip-side portion of the medical device, serves as a fulcrum when moving the medical device. As it approaches, the scaling factor is reduced so that the amount of movement of the tip side portion with respect to the operation amount becomes smaller. As a result, when the distance between the tip-side portion of the medical device and the pivot position is small, the amount of movement of the tip-side portion of the medical device with respect to the operation amount becomes small. That is, since the amount of movement of the arm for moving the medical device is also small, it is possible to provide a patient-side device capable of suppressing the vibration of the arm and the medical device accordingly.

この発明の第3の局面による医療器具の操作方法は、先端側に医療器具が取り付けられるアームを含む患者側装置と、医療器具に対する操作量を受け付ける操作部を含む操作者側装置とを備える手術支援システムの医療器具の操作方法であって、医療器具に対する操作量を受け付けるステップと、受け付けられた操作量をスケーリングして実際に医療器具を動作させる際の操作量である実操作量を演算するステップとを備え、実操作量を演算するステップは、医療器具の先端側の部分である先端側部分が医療器具を移動させる際の支点となるピボット位置に近づくにつれて、操作量に対する先端側部分の移動量が小さくなるようにスケーリングの倍率を小さくして実操作量を演算するステップを含む。 The method of operating the medical device according to the third aspect of the present invention is an operation including a patient-side device including an arm to which the medical device is attached on the tip side and an operator-side device including an operation unit for receiving an operation amount for the medical device. It is a method of operating the medical device of the support system, and the step of accepting the operation amount for the medical device and the actual operation amount which is the operation amount when actually operating the medical device by scaling the received operation amount are calculated. The step for calculating the actual operation amount is provided with a step, and as the tip side part, which is the tip side part of the medical device, approaches the pivot position which is the fulcrum when moving the medical device, the tip side part with respect to the operation amount It includes a step of calculating the actual operation amount by reducing the scaling factor so that the movement amount becomes small.

この発明の第3の局面による医療器具の操作方法は、上記のように、実操作量を演算するステップは、医療器具の先端側の部分である先端側部分が医療器具を移動させる際の支点となるピボット位置に近づくにつれて、操作量に対する先端側部分の移動量が小さくなるようにスケーリングの倍率を小さくして実操作量を演算するステップを含む。これにより、医療器具の先端側部分とピボット位置との間の距離が小さい場合、操作量に対する医療器具の先端側部分の移動量が小さくなる。すなわち、医療器具を移動させるアームの移動量も小さくなるので、その分、アームおよび医療器具の振動を抑制することが可能な医療器具の操作方法を提供することができる。 As described above, in the method of operating the medical device according to the third aspect of the present invention, the step of calculating the actual operation amount is a fulcrum when the tip side portion, which is the tip side portion of the medical device, moves the medical device. This includes a step of calculating the actual operation amount by reducing the scaling factor so that the movement amount of the tip side portion with respect to the operation amount becomes smaller as the pivot position approaches. As a result, when the distance between the tip-side portion of the medical device and the pivot position is small, the amount of movement of the tip-side portion of the medical device with respect to the operation amount becomes small. That is, since the amount of movement of the arm for moving the medical device is also small, it is possible to provide a method of operating the medical device capable of suppressing the vibration of the arm and the medical device.

本発明によれば、上記のように、アームおよび医療器具の振動を抑制することができる。 According to the present invention, the vibration of the arm and the medical device can be suppressed as described above.

本発明の一実施形態による外科手術システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the surgical operation system by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による医療用マニピュレータの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the medical manipulator by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による医療用マニピュレータのアームの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the arm of the medical manipulator by one Embodiment of this invention. 鉗子を示す図である。It is a figure which shows the forceps. 本発明の一実施形態による医療用マニピュレータの操作部の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the operation part of the medical manipulator by one Embodiment of this invention. 内視鏡を示す図である。It is a figure which shows the endoscope. ピボット位置教示器具を示す図である。It is a figure which shows the pivot position instruction instrument. アームの並進移動を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the translational movement of an arm. アームの回転移動を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the rotational movement of an arm. 本発明の一実施形態による医療用マニピュレータの制御部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 part of the medical manipulator by one Embodiment of this invention. 鉗子に対するスケーリングの倍率を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the scaling magnification with respect to the forceps. 内視鏡に対するスケーリングの倍率を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the magnification of scaling with respect to an endoscope. 鉗子の操作方法を説明するためのフロー図である。It is a flow figure for demonstrating the operation method of forceps. 鉗子に対するスケーリングの倍率の設定方法を説明するためのフロー図である。It is a flow chart for demonstrating the setting method of the scaling magnification with respect to the forceps. 内視鏡の操作方法を説明するためのフロー図である。It is a flow diagram for demonstrating the operation method of an endoscope. 内視鏡に対するスケーリングの倍率の設定方法を説明するためのフロー図である。It is a flow diagram for demonstrating the setting method of the scaling magnification with respect to an endoscope. 鉗子のTCP1とピボット位置PP1との関係を示す図(1)である。It is a figure (1) which shows the relationship between TCP1 of a forceps and a pivot position PP1. 鉗子のTCP1とピボット位置PP1との関係を示す図(2)である。It is a figure (2) which shows the relationship between TCP1 of a forceps and a pivot position PP1. 内視鏡のTCP2とピボット位置PP2との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between TCP2 of an endoscope and the pivot position PP2.

以下、本発明を具体化した本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention embodying the present invention will be described with reference to the drawings.

図1~図19を参照して、本実施形態による外科手術システム100の構成について説明する。外科手術システム100は、患者P側装置である医療用マニピュレータ1と、医療用マニピュレータ1を操作するための操作者側装置である遠隔操作装置2とを備えている。医療用マニピュレータ1は医療用台車3を備えており、移動可能に構成されている。遠隔操作装置2は、医療用マニピュレータ1から離間した位置に配置されており、医療用マニピュレータ1は、遠隔操作装置2により遠隔操作されるように構成されている。術者は、医療用マニピュレータ1に所望の動作を行わせるための指令を遠隔操作装置2に入力する。遠隔操作装置2は、入力された指令を医療用マニピュレータ1に送信する。医療用マニピュレータ1は、受信した指令に基づいて動作する。また、医療用マニピュレータ1は、滅菌された滅菌野である手術室内に配置されている。なお、外科手術システム100は、特許請求の範囲の「手術支援システム」の一例である。 The configuration of the surgical operation system 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 19. The surgical operation system 100 includes a medical manipulator 1 which is a patient P-side device, and a remote control device 2 which is an operator-side device for operating the medical manipulator 1. The medical manipulator 1 includes a medical trolley 3 and is configured to be movable. The remote control device 2 is arranged at a position separated from the medical manipulator 1, and the medical manipulator 1 is configured to be remotely controlled by the remote control device 2. The surgeon inputs a command to the remote control device 2 to cause the medical manipulator 1 to perform a desired operation. The remote control device 2 transmits the input command to the medical manipulator 1. The medical manipulator 1 operates based on the received command. Further, the medical manipulator 1 is arranged in an operating room which is a sterilized sterile field. The surgical operation system 100 is an example of a "surgery support system" within the scope of claims.

遠隔操作装置2は、たとえば、手術室の中または手術室の外に配置されている。遠隔操作装置2は、操作用マニピュレータアーム21と、操作ペダル22と、タッチパネル23と、モニタ24と、支持アーム25と、支持バー26とを含む。操作用マニピュレータアーム21は、術者が指令を入力するための操作用のハンドルを構成する。操作用マニピュレータアーム21は、医療器具4に対する操作量を受け付ける。モニタ24は、内視鏡により撮影された画像を表示するスコープ型表示装置である。支持アーム25は、モニタ24の高さを術者の顔の高さに合わせるようにモニタ24を支持する。タッチパネル23は、支持バー26に配置されている。モニタ24近傍に設けられた図示しないセンサにより術者の頭部を検知することにより医療用マニピュレータ1は遠隔操作装置2による操作が可能になる。術者は、モニタ24により患部を視認しながら、操作用マニピュレータアーム21および操作ペダル22を操作する。これにより、遠隔操作装置2に指令が入力される。遠隔操作装置2に入力された指令は、医療用マニピュレータ1に送信される。なお、操作用マニピュレータアーム21は、特許請求の範囲の「操作部」の一例である。 The remote control device 2 is arranged, for example, inside or outside the operating room. The remote control device 2 includes an operation manipulator arm 21, an operation pedal 22, a touch panel 23, a monitor 24, a support arm 25, and a support bar 26. The operation manipulator arm 21 constitutes an operation handle for the operator to input a command. The operation manipulator arm 21 receives an operation amount for the medical device 4. The monitor 24 is a scope type display device that displays an image taken by an endoscope. The support arm 25 supports the monitor 24 so that the height of the monitor 24 matches the height of the operator's face. The touch panel 23 is arranged on the support bar 26. The medical manipulator 1 can be operated by the remote control device 2 by detecting the operator's head with a sensor (not shown) provided in the vicinity of the monitor 24. The operator operates the operation manipulator arm 21 and the operation pedal 22 while visually recognizing the affected area on the monitor 24. As a result, a command is input to the remote control device 2. The command input to the remote control device 2 is transmitted to the medical manipulator 1. The operation manipulator arm 21 is an example of an "operation unit" within the scope of the claims.

医療用台車3には、医療用マニピュレータ1の動作を制御する制御部31と、医療用マニピュレータ1の動作を制御するためのプログラムなどが記憶される記憶部32とが設けられている。そして、遠隔操作装置2に入力された指令に基づいて、医療用台車3の制御部31は、医療用マニピュレータ1の動作を制御する。 The medical trolley 3 is provided with a control unit 31 for controlling the operation of the medical manipulator 1 and a storage unit 32 for storing a program for controlling the operation of the medical manipulator 1. Then, the control unit 31 of the medical trolley 3 controls the operation of the medical manipulator 1 based on the command input to the remote control device 2.

また、医療用台車3には、入力装置33が設けられている。入力装置33は、主に施術前に手術の準備を行うために、ポジショナ40、アームベース50、および、複数のアーム60の移動や姿勢の変更の操作を受け付けるように構成されている。 Further, the medical trolley 3 is provided with an input device 33. The input device 33 is configured to accept an operation of moving or changing the posture of the positioner 40, the arm base 50, and a plurality of arms 60 mainly for preparing for the operation before the operation.

図1および図2に示す医療用マニピュレータ1は、手術室内に配置されている。医療用マニピュレータ1は、医療用台車3と、ポジショナ40と、アームベース50と、複数のアーム60とを備えている。アームベース50は、ポジショナ40の先端に取り付けられている。アームベース50は、比較的長い棒形状(長尺形状)を有する。また、複数のアーム60は、各々のアーム60の根元部が、アームベース50に取り付けられている。複数のアーム60は、折り畳まれた姿勢(収納姿勢)をとることが可能に構成されている。アームベース50と、複数のアーム60とは、図示しない滅菌ドレープにより覆われて使用される。 The medical manipulator 1 shown in FIGS. 1 and 2 is arranged in the operating room. The medical manipulator 1 includes a medical trolley 3, a positioner 40, an arm base 50, and a plurality of arms 60. The arm base 50 is attached to the tip of the positioner 40. The arm base 50 has a relatively long rod shape (long shape). Further, in the plurality of arms 60, the root portion of each arm 60 is attached to the arm base 50. The plurality of arms 60 are configured to be able to take a folded posture (storing posture). The arm base 50 and the plurality of arms 60 are covered and used by a sterile drape (not shown).

ポジショナ40は、たとえば、7軸多関節ロボットにより構成されている。また、ポジショナ40は、医療用台車3上に配置されている。ポジショナ40は、アームベース50を移動させる。具体的には、ポジショナ40は、アームベース50の位置を3次元に移動させるように構成されている。 The positioner 40 is composed of, for example, a 7-axis articulated robot. Further, the positioner 40 is arranged on the medical trolley 3. The positioner 40 moves the arm base 50. Specifically, the positioner 40 is configured to move the position of the arm base 50 in three dimensions.

また、ポジショナ40は、ベース部41と、ベース部41に連結された複数のリンク部42とを含む。複数のリンク部42同士は、関節部43により連結されている。 Further, the positioner 40 includes a base portion 41 and a plurality of link portions 42 connected to the base portion 41. The plurality of link portions 42 are connected to each other by the joint portions 43.

図1に示すように、複数のアーム60の各々の先端には、医療器具4が取り付けられている。医療器具4は、たとえば、取り換え可能なインストゥルメント、内視鏡6(図6参照)などを含む。 As shown in FIG. 1, a medical device 4 is attached to the tip of each of the plurality of arms 60. The medical device 4 includes, for example, a replaceable instrument, an endoscope 6 (see FIG. 6), and the like.

図3に示すように、インストゥルメントには、アーム60のホルダ71に設けられたサーボモータM2によって駆動される被駆動ユニット4aが設けられている。また、インストゥルメントの先端には、鉗子4b(エンドエフェクタ)が設けられている。 As shown in FIG. 3, the instrument is provided with a driven unit 4a driven by a servomotor M2 provided on the holder 71 of the arm 60. Further, a forceps 4b (end effector) is provided at the tip of the instrument.

また、図4に示すように、インストゥルメントは、鉗子4bを第1軸A1について回転可能に支持する第1支持体4eと、第1支持体4eを第2軸A2について回転可能に支持する第2支持体4fと、第2支持体4fに接続されるシャフト4cとを含む。被駆動ユニット4aと、シャフト4cと、第2支持体4fと、第1支持体4eと、鉗子4bとは、Z方向に沿って配置されている。 Further, as shown in FIG. 4, the instrument rotatably supports the first support 4e that rotatably supports the forceps 4b with respect to the first axis A1 and the first support 4e with respect to the second axis A2. The second support 4f and the shaft 4c connected to the second support 4f are included. The driven unit 4a, the shaft 4c, the second support 4f, the first support 4e, and the forceps 4b are arranged along the Z direction.

第1支持体4eには、第1軸A1の回転軸線R1周りに回転するように鉗子4bが取り付けられている。また、第2支持体4fは、第1支持体4eを第2軸A2について回転可能に支持している。つまり、第2支持体4fには、第2軸A2の回転軸線R2周りに回転するように第1支持体4eが取り付けられている。また、第1支持体4eの先端側(Z1方向側)の部分は、U字形状を有している。第1支持体4eのU字形状の先端側の部分の回転軸線R1方向における中央部にツールセンタポイント(TCP1、クレビス)が設定されている。 A forceps 4b is attached to the first support 4e so as to rotate around the rotation axis R1 of the first axis A1. Further, the second support 4f rotatably supports the first support 4e with respect to the second axis A2. That is, the first support 4e is attached to the second support 4f so as to rotate around the rotation axis R2 of the second axis A2. Further, the portion of the first support 4e on the tip end side (Z1 direction side) has a U-shape. A tool center point (TCP1, clevis) is set at the center of the first support 4e on the tip side of the U-shape in the direction of the rotation axis R1.

また、図6に示すように、内視鏡6のTCP2は、内視鏡6の先端に設定されている。 Further, as shown in FIG. 6, TCP2 of the endoscope 6 is set at the tip of the endoscope 6.

次に、アーム60の構成について詳細に説明する。 Next, the configuration of the arm 60 will be described in detail.

図3に示すように、アーム60は、アーム部61(ベース部62、リンク部63、関節部64)と、アーム部61の先端に設けられる並進移動機構部70とを含む。アーム60は、アーム60の根元側(アームベース50)に対して先端側を3次元に移動させるように構成されている。なお、複数のアーム60は、互いに同様の構成を有する。 As shown in FIG. 3, the arm 60 includes an arm portion 61 (base portion 62, link portion 63, joint portion 64) and a translational movement mechanism portion 70 provided at the tip of the arm portion 61. The arm 60 is configured to move the tip side three-dimensionally with respect to the root side (arm base 50) of the arm 60. The plurality of arms 60 have the same configuration as each other.

並進移動機構部70は、アーム部61の先端側に設けられるとともに医療器具4が取り付けられている。また、並進移動機構部70は、医療器具4を患者Pに挿入する方向に並進移動させる。また、並進移動機構部70は、医療器具4をアーム部61に対して相対的に並進移動させるように構成されている。具体的には、並進移動機構部70には、医療器具4を保持するホルダ71が設けられている。ホルダ71には、サーボモータM2(図10参照)が収容されている。サーボモータM2は、医療器具4の被駆動ユニット4aに設けられた回転体を回転させるように構成されている。被駆動ユニット4aの回転体が回転されることにより、鉗子4bが動作される。 The translational movement mechanism portion 70 is provided on the tip end side of the arm portion 61, and the medical device 4 is attached to the translational movement mechanism portion 70. Further, the translational movement mechanism unit 70 translates the medical device 4 in the direction of inserting the medical device 4 into the patient P. Further, the translational movement mechanism unit 70 is configured to translate the medical device 4 relative to the arm unit 61. Specifically, the translational movement mechanism unit 70 is provided with a holder 71 for holding the medical device 4. A servomotor M2 (see FIG. 10) is housed in the holder 71. The servomotor M2 is configured to rotate a rotating body provided in the driven unit 4a of the medical device 4. The forceps 4b is operated by rotating the rotating body of the driven unit 4a.

アーム部61は、7軸多関節ロボットアームから構成されている。また、アーム部61は、アーム部61をアームベース50に取り付けるためのベース部62と、ベース部62に連結された複数のリンク部63とを含む。複数のリンク部63同士は、関節部64により連結されている。 The arm portion 61 is composed of a 7-axis articulated robot arm. Further, the arm portion 61 includes a base portion 62 for attaching the arm portion 61 to the arm base 50, and a plurality of link portions 63 connected to the base portion 62. The plurality of link portions 63 are connected to each other by the joint portions 64.

並進移動機構部70は、ホルダ71をZ方向に沿って並進移動させることにより、ホルダ71に取り付けられた医療器具4をZ方向(シャフト4cが延びる方向)に沿って並進移動させるように構成されている。具体的には、並進移動機構部70は、アーム部61の先端に接続される基端側リンク部72と、先端側リンク部73と、基端側リンク部72と先端側リンク部73との間に設けられる連結リンク部74とを含む。また、ホルダ71は、先端側リンク部73に設けられている。 The translational movement mechanism unit 70 is configured to translate the medical device 4 attached to the holder 71 along the Z direction (the direction in which the shaft 4c extends) by the translational movement of the holder 71 along the Z direction. ing. Specifically, the translational movement mechanism portion 70 includes a proximal end side link portion 72 connected to the distal end of the arm portion 61, a distal end side link portion 73, and a proximal end side link portion 72 and a distal end side link portion 73. It includes a connecting link portion 74 provided between them. Further, the holder 71 is provided on the tip side link portion 73.

そして、並進移動機構部70の連結リンク部74は、基端側リンク部72に対して、先端側リンク部73を、Z方向に沿って相対的に移動させる倍速機構として構成されている。また、基端側リンク部72に対して先端側リンク部73がZ方向に沿って相対的に移動されることにより、ホルダ71に設けられた医療器具4が、Z方向に沿って並進移動するように構成されている。また、アーム部61の先端は、基端側リンク部72を、Z方向に直交するX方向を軸として回動させるように基端側リンク部72に接続されている。 The connecting link portion 74 of the translational movement mechanism portion 70 is configured as a double speed mechanism that moves the tip end side link portion 73 relative to the proximal end side link portion 72 along the Z direction. Further, the medical device 4 provided in the holder 71 is translated along the Z direction by moving the tip side link portion 73 relative to the proximal end side link portion 72 along the Z direction. It is configured as follows. Further, the tip of the arm portion 61 is connected to the proximal end side link portion 72 so as to rotate the proximal end side link portion 72 about the X direction orthogonal to the Z direction.

また、図5に示すように、医療用マニピュレータ1は、アーム60に取り付けられ、アーム60を操作する操作部80を備えている。操作部80は、イネーブルスイッチ81と、ジョイスティック82とスイッチ部83とを含む。イネーブルスイッチ81は、ジョイスティック82およびスイッチ部83によるアーム60の移動を許可または不許可とする。また、イネーブルスイッチ81は、操作者(看護師、助手など)が操作部80を把持して押下されることによりアーム60による医療器具4の移動を許可する状態となる。 Further, as shown in FIG. 5, the medical manipulator 1 is attached to the arm 60 and includes an operation unit 80 for operating the arm 60. The operation unit 80 includes an enable switch 81, a joystick 82, and a switch unit 83. The enable switch 81 permits or disallows the movement of the arm 60 by the joystick 82 and the switch unit 83. Further, the enable switch 81 is in a state of permitting the movement of the medical device 4 by the arm 60 when an operator (nurse, assistant, etc.) grips and presses the operation unit 80.

また、スイッチ部83は、医療器具4の長手方向に沿った医療器具4を患者Pに挿入する方向側に医療器具4を移動させるスイッチ部83aと、医療器具4を患者Pに挿入する方向と反対側に医療器具4を移動させるスイッチ部83bとを含む。スイッチ部83aとスイッチ部83bとは、共に、押しボタンスイッチから構成されている。 Further, the switch unit 83 has a switch unit 83a for moving the medical device 4 in a direction in which the medical device 4 is inserted into the patient P along the longitudinal direction of the medical device 4, and a direction in which the medical device 4 is inserted into the patient P. It includes a switch portion 83b for moving the medical device 4 to the opposite side. Both the switch unit 83a and the switch unit 83b are composed of push button switches.

また、図5に示すように、操作部80は、アーム60に取り付けられた医療器具4の移動の支点(図9参照)となるピボット位置PPを教示するピボットボタン85を含む。ピボットボタン85は、操作部80の面80bに、イネーブルスイッチ81に隣り合うように設けられている。そして、内視鏡6(図6参照)またはピボット位置教示器具7(図7)の先端が、患者Pの体表面Sに挿入されたトロカールTの挿入位置に対応する位置まで移動された状態で、ピボットボタン85が押下されることによりピボット位置PPが教示され、記憶部32に記憶される。なお、ピボット位置PPの教示において、ピボット位置PPは、1つの点(座標)として設定され、ピボット位置PPの教示は、医療器具4の方向を設定するものではない。 Further, as shown in FIG. 5, the operation unit 80 includes a pivot button 85 that teaches a pivot position PP that serves as a fulcrum (see FIG. 9) for movement of the medical device 4 attached to the arm 60. The pivot button 85 is provided on the surface 80b of the operation unit 80 so as to be adjacent to the enable switch 81. Then, in a state where the tip of the endoscope 6 (see FIG. 6) or the pivot position teaching instrument 7 (FIG. 7) is moved to a position corresponding to the insertion position of the trocar T inserted into the body surface S of the patient P. By pressing the pivot button 85, the pivot position PP is taught and stored in the storage unit 32. In the teaching of the pivot position PP, the pivot position PP is set as one point (coordinates), and the teaching of the pivot position PP does not set the direction of the medical device 4.

また、図1に示すように、複数のアーム60のうちの一つのアーム60(たとえば、アーム60b)には内視鏡6が取り付けられ、残りのアーム60(たとえば、アーム60a、60cおよび60d)には、内視鏡6以外の医療器具4が取り付けられる。具体的には、手術において、4つのアーム60のうちの1つのアーム60に内視鏡6が取り付けられ、3つのアーム60に内視鏡6以外の医療器具4(鉗子4bなど)が取り付けられる。そして、内視鏡6が取り付けられているアーム60に対して、内視鏡6が取り付けられた状態でピボット位置PP2(図19参照)が教示される。また、内視鏡6以外の医療器具4が取り付けられるアーム60に対して、ピボット位置教示器具7が取り付けられた状態でピボット位置PP1(図17参照)が教示される。なお、内視鏡6は、互いに隣り合うように配置されている4つのアーム60のうちの、中央に配置される2つのアーム60(アーム60bおよび60c)のうちのいずれかに取り付けられる。すなわち、ピボット位置PPは、複数のアーム60毎に個別に設定される。なお、アーム60a、アーム60cおよびアーム60dは、特許請求の範囲の「第1アーム」の一例である。また、アーム60bは、特許請求の範囲の「第2アーム」の一例である。 Further, as shown in FIG. 1, an endoscope 6 is attached to one of the plurality of arms 60 (for example, arm 60b), and the remaining arms 60 (for example, arms 60a, 60c and 60d) are attached. A medical device 4 other than the endoscope 6 is attached to the body. Specifically, in surgery, an endoscope 6 is attached to one of the four arms 60, and a medical device 4 (forceps 4b or the like) other than the endoscope 6 is attached to the three arms 60. .. Then, the pivot position PP2 (see FIG. 19) is taught to the arm 60 to which the endoscope 6 is attached with the endoscope 6 attached. Further, the pivot position PP1 (see FIG. 17) is taught with the pivot position teaching device 7 attached to the arm 60 to which the medical device 4 other than the endoscope 6 is attached. The endoscope 6 is attached to one of two arms 60 (arms 60b and 60c) arranged in the center among the four arms 60 arranged adjacent to each other. That is, the pivot position PP is individually set for each of the plurality of arms 60. The arm 60a, the arm 60c, and the arm 60d are examples of the "first arm" in the claims. Further, the arm 60b is an example of the "second arm" in the claims.

また、図5に示すように、操作部80の面80bには、アーム60の位置を最適化するためのアジャストメントボタン86が設けられている。内視鏡6が取り付けられたアーム60に対するピボット位置PPの教示後、アジャストメントボタン86が押下さえることにより、他のアーム60(アームベース50)の位置が最適化される。 Further, as shown in FIG. 5, an adjustment button 86 for optimizing the position of the arm 60 is provided on the surface 80b of the operation unit 80. After teaching the pivot position PP to the arm 60 to which the endoscope 6 is attached, the position of the other arm 60 (arm base 50) is optimized by pressing the adjustment button 86.

また、図5に示すように、操作部80は、アーム60に取り付けられた医療器具4を並進移動(図8参照)させるモードと、回転移動(図9参照)させるモードとを切り替えるモード切替ボタン84を含む。また、モード切替ボタン84の近傍には、モードインジケータ84aが設けられている。モードインジケータ84aは、切り替えられたモードを表示する。具体的には、モードインジケータ84aが点灯(回転移動モード)または消灯(並進移動モード)されることにより、現在のモード(並進移動モードまたは回転移動モード)が表示される。 Further, as shown in FIG. 5, the operation unit 80 has a mode switching button for switching between a mode for translating (see FIG. 8) and a mode for rotating (see FIG. 9) the medical device 4 attached to the arm 60. Includes 84. Further, a mode indicator 84a is provided in the vicinity of the mode switching button 84. The mode indicator 84a displays the switched mode. Specifically, when the mode indicator 84a is turned on (rotational movement mode) or off (translational movement mode), the current mode (translational movement mode or rotation movement mode) is displayed.

また、モードインジケータ84aは、ピボット位置PPが教示されたことを表示するピボット位置インジケータを兼ねている。 Further, the mode indicator 84a also serves as a pivot position indicator that indicates that the pivot position PP has been taught.

図8に示すように、アーム60を並進移動させるモードでは、医療器具4の先端4dが、X-Y平面上において移動するように、アーム60が移動される。また、図9に示すように、アーム60を回転移動させるモードでは、ピボット位置PPが教示されていない時は、鉗子4bを中心に回転移動し、ピボット位置PPが教示されている時は、ピボット位置PPを支点として医療器具4が回転移動するように、アーム60が移動される。なお、医療器具4のシャフト4cがトロカールTに挿入された状態で、医療器具4が回転移動される。 As shown in FIG. 8, in the mode of translating the arm 60, the arm 60 is moved so that the tip 4d of the medical device 4 moves on the XY plane. Further, as shown in FIG. 9, in the mode in which the arm 60 is rotationally moved, when the pivot position PP is not taught, the arm 60 is rotationally moved around the forceps 4b, and when the pivot position PP is taught, the pivot is pivoted. The arm 60 is moved so that the medical device 4 rotates around the position PP as a fulcrum. The medical device 4 is rotationally moved while the shaft 4c of the medical device 4 is inserted into the trocar T.

また、図10に示すように、アーム60には、アーム部61の複数の関節部64に対応するように、複数のサーボモータM1と、エンコーダE1と、減速機(図示せず)とが設けられている。エンコーダE1は、サーボモータM1の回転角を検出するように構成されている。減速機は、サーボモータM1の回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。 Further, as shown in FIG. 10, the arm 60 is provided with a plurality of servomotors M1, an encoder E1, and a speed reducer (not shown) so as to correspond to a plurality of joint portions 64 of the arm portion 61. Has been done. The encoder E1 is configured to detect the rotation angle of the servomotor M1. The speed reducer is configured to reduce the rotation of the servomotor M1 to increase the torque.

また、図10に示すように、並進移動機構部70には、医療器具4の被駆動ユニット4aに設けられた回転体を回転させるためのサーボモータM2と、医療器具4を並進移動させるためのサーボモータM3と、エンコーダE2およびエンコーダE3と、減速機(図示せず)とが設けられている。エンコーダE2およびエンコーダE3は、それぞれ、サーボモータM2およびサーボモータM3の回転角を検出するように構成されている。減速機は、サーボモータM2およびサーボモータM3の回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。 Further, as shown in FIG. 10, the translational movement mechanism unit 70 includes a servomotor M2 for rotating a rotating body provided in the driven unit 4a of the medical device 4 and a servomotor M2 for moving the medical device 4 in translation. A servomotor M3, an encoder E2 and an encoder E3, and a speed reducer (not shown) are provided. The encoder E2 and the encoder E3 are configured to detect the rotation angles of the servomotor M2 and the servomotor M3, respectively. The speed reducer is configured to reduce the rotation of the servomotor M2 and the servomotor M3 to increase the torque.

また、ポジショナ40には、ポジショナ40の複数の関節部43に対応するように、複数のサーボモータM4と、エンコーダE4と、減速機(図示せず)とが設けられている。エンコーダE4は、サーボモータM4の回転角を検出するように構成されている。減速機は、サーボモータM4の回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。 Further, the positioner 40 is provided with a plurality of servomotors M4, an encoder E4, and a speed reducer (not shown) so as to correspond to the plurality of joint portions 43 of the positioner 40. The encoder E4 is configured to detect the rotation angle of the servomotor M4. The speed reducer is configured to reduce the rotation of the servomotor M4 to increase the torque.

また、医療用台車3には、医療用台車3の複数の前輪(図示せず)の各々を駆動するサーボモータM5と、エンコーダE5と、減速機(図示せず)とが設けられている。エンコーダE5は、サーボモータM5の回転角を検出するように構成されている。減速機は、サーボモータM5の回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。 Further, the medical trolley 3 is provided with a servomotor M5 for driving each of a plurality of front wheels (not shown) of the medical trolley 3, an encoder E5, and a speed reducer (not shown). The encoder E5 is configured to detect the rotation angle of the servomotor M5. The speed reducer is configured to reduce the rotation of the servomotor M5 to increase the torque.

医療用台車3の制御部31は、指令に基づいて複数のアーム60の移動を制御するアーム制御部31aと、指令に基づいてポジショナ40の移動および医療用台車3の前輪(図示せず)の駆動を制御するポジショナ制御部31bとを含む。アーム制御部31aには、アーム60を駆動するためのサーボモータM1を制御するためのサーボ制御部C1が電気的に接続されている。また、サーボ制御部C1には、サーボモータM1の回転角を検出するためのエンコーダE1が電気的に接続されている。 The control unit 31 of the medical trolley 3 is an arm control unit 31a that controls the movement of a plurality of arms 60 based on a command, and the movement of the positioner 40 and the front wheel (not shown) of the medical trolley 3 based on the command. It includes a positioner control unit 31b that controls driving. A servo control unit C1 for controlling the servo motor M1 for driving the arm 60 is electrically connected to the arm control unit 31a. Further, an encoder E1 for detecting the rotation angle of the servomotor M1 is electrically connected to the servo control unit C1.

また、アーム制御部31aには、医療器具4を駆動するためのサーボモータM2を制御するためのサーボ制御部C2が電気的に接続されている。また、サーボ制御部C2には、サーボモータM2の回転角を検出するためのエンコーダE2が電気的に接続されている。また、アーム制御部31aには、並進移動機構部70を並進移動するためのサーボモータM3を制御するためのサーボ制御部C3が電気的に接続されている。また、サーボ制御部C3には、サーボモータM3の回転角を検出するためのエンコーダE3が電気的に接続されている。 Further, a servo control unit C2 for controlling the servomotor M2 for driving the medical device 4 is electrically connected to the arm control unit 31a. Further, an encoder E2 for detecting the rotation angle of the servomotor M2 is electrically connected to the servo control unit C2. Further, a servo control unit C3 for controlling the servomotor M3 for translating the translational movement mechanism unit 70 is electrically connected to the arm control unit 31a. Further, an encoder E3 for detecting the rotation angle of the servomotor M3 is electrically connected to the servo control unit C3.

そして、遠隔操作装置2に入力された動作指令が、アーム制御部31aに入力される。アーム制御部31aは、入力された動作指令と、エンコーダE1(E2、E3)により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、位置指令をサーボ制御部C1(C2、C2)に出力する。サーボ制御部C1(C2、C3)は、アーム制御部31aから入力された位置指令と、エンコーダE1(E2、E3)により検出された回転角とに基づいて、トルク指令を生成するとともに、トルク指令をサーボモータM1(M2、M3)に出力する。これにより、遠隔操作装置2に入力された動作指令に沿うように、アーム60が移動される。 Then, the operation command input to the remote control device 2 is input to the arm control unit 31a. The arm control unit 31a generates a position command based on the input operation command and the rotation angle detected by the encoder E1 (E2, E3), and sends the position command to the servo control unit C1 (C2, C2). Output. The servo control unit C1 (C2, C3) generates a torque command and a torque command based on the position command input from the arm control unit 31a and the rotation angle detected by the encoder E1 (E2, E3). Is output to the servo motors M1 (M2, M3). As a result, the arm 60 is moved so as to follow the operation command input to the remote control device 2.

また、制御部31は、操作用マニピュレータアーム21によって受けられた医療器具4の操作量をスケーリングして実際に医療器具4を動作させる際の操作量である実操作量を演算する。ここで、「スケーリング」とは、ユーザ(術者)が操作用マニピュレータアーム21を操作した操作量に対して、ある比率(スケーリングの倍率)を乗算した分だけ、医療器具4の先端側の部分(本実施形態では、ツールセンタポイント:TCP)を移動させることを意味する。たとえば、図11に示すように、術者の操作量が「2」である場合に、医療器具4の先端側の部分を「1」だけ移動させるとき(図11の倍率1:2)、スケーリングの倍率は、0.5となる。なお、ツールセンタポイント(TCP)は、特許請求の範囲の「先端側部分」の一例である。 Further, the control unit 31 scales the operation amount of the medical device 4 received by the operation manipulator arm 21 and calculates an actual operation amount which is an operation amount when actually operating the medical device 4. Here, "scaling" is the portion on the tip side of the medical device 4 by the amount obtained by multiplying the operation amount by the user (operator) operating the operation manipulator arm 21 by a certain ratio (scaling magnification). (In this embodiment, it means to move the tool center point: TCP). For example, as shown in FIG. 11, when the operation amount of the operator is “2” and the portion on the tip side of the medical instrument 4 is moved by “1” (magnification 1: 2 in FIG. 11), scaling is performed. The magnification of is 0.5. The tool center point (TCP) is an example of the "tip side portion" of the claims.

ここで、本実施形態では、図11に示すように、制御部31は、医療器具4のTCPが医療器具4を移動させる際の支点となる位置であるピボット位置PPに近づくにつれて、操作量に対するTCPの移動量が小さくなるようにスケーリングの倍率を小さくする。具体的には、制御部31は、TCPがピボット位置PPに近づくにつれてスケーリングの倍率が小さくなるようにスケーリングの倍率を動的に変化させる。言い換えると、スケーリングの倍率は、医療器具4のTCPがピボット位置PPに近づくにつれてリアルタイムで(連続的に)小さくなる。 Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 11, as the TCP of the medical device 4 approaches the pivot position PP, which is a fulcrum position when the medical device 4 is moved, the control unit 31 relatives to the operation amount. Reduce the scaling factor so that the amount of TCP movement is small. Specifically, the control unit 31 dynamically changes the scaling factor so that the scaling factor becomes smaller as TCP approaches the pivot position PP. In other words, the scaling factor decreases in real time (continuously) as the TCP of the medical device 4 approaches the pivot position PP.

また、本実施形態では、図11および図12に示すように、鉗子4bのTCP1と鉗子4b用のピボット位置PP1との間の距離L1(図17、図18参照)に応じて変更される鉗子4b用のスケーリングの倍率と、内視鏡6のTCP2と内視鏡用のピボット位置PP2との間の距離L2(図19参照)に応じて変更される内視鏡用のスケーリングの倍率とは互いに独立して設定される。なお、以下では、鉗子4bのTCP1と内視鏡6のTCP2とをまとめでTCPと記載する場合がある。また、鉗子4b用のピボット位置PP1と内視鏡用のピボット位置PP2とをまとめてピボット位置PPと記載する場合がある。また、鉗子4bのTCP1と鉗子4b用のピボット位置PP1との間の距離L1と、内視鏡6のTCP2と内視鏡用のピボット位置PP2との間の距離L2とをまとめて距離Lと記載する場合がる。また、距離L1および距離L2は、特許請求の範囲の「離間距離」の一例である。 Further, in the present embodiment, as shown in FIGS. 11 and 12, the forceps are changed according to the distance L1 (see FIGS. 17 and 18) between TCP1 of the forceps 4b and the pivot position PP1 for the forceps 4b. What is the scaling factor for the endoscope and the scaling factor for the endoscope that is changed according to the distance L2 (see FIG. 19) between TCP2 of the endoscope 6 and the pivot position PP2 for the endoscope? Set independently of each other. In the following, TCP1 of the forceps 4b and TCP2 of the endoscope 6 may be collectively referred to as TCP. Further, the pivot position PP1 for the forceps 4b and the pivot position PP2 for the endoscope may be collectively referred to as the pivot position PP. Further, the distance L1 between the TCP1 of the forceps 4b and the pivot position PP1 for the forceps 4b and the distance L2 between the TCP2 of the endoscope 6 and the pivot position PP2 for the endoscope are collectively referred to as the distance L. May be described. Further, the distance L1 and the distance L2 are examples of the "separation distance" in the claims.

具体的には、本実施形態では、図11に示すように、鉗子4b用のスケーリングの倍率は、予めユーザ(術者)に選択可能に複数設けられている。たとえば、鉗子4b用のスケーリングの倍率は、1:1.5(=0.667)、1:2(=0.5)、および、1:3(=0.333)の3種類が設けられており、術者は、3種類のうちのいずれかのスケーリングの倍率を選択する。また、スケーリングの倍率の選択は、遠隔操作装置2において行われる。 Specifically, in the present embodiment, as shown in FIG. 11, a plurality of scaling magnifications for the forceps 4b are provided in advance so as to be selectable by the user (operator). For example, three types of scaling magnifications for forceps 4b are provided: 1: 1.5 (= 0.667), 1: 2 (= 0.5), and 1: 3 (= 0.333). The surgeon selects one of the three scaling factors. Further, the selection of the scaling magnification is performed by the remote control device 2.

なお、図12に示すように、内視鏡6用のスケーリングの倍率は、たとえば、1:3(=0.333)の1種類のみ設けられている。 As shown in FIG. 12, only one type of scaling magnification for the endoscope 6 is provided, for example, 1: 3 (= 0.333).

また、本実施形態では、制御部31は、鉗子4bのTCP1とピボット位置PP1との間の距離L1が第1距離L14以下である場合にスケーリングの倍率を小さくする。また、制御部31は、内視鏡6のTCP2とピボット位置PP2との間の距離L2が第1距離L22以下である場合にスケーリングの倍率を小さくする。たとえば、鉗子4bが設けられるアーム60では、第1距離L14は、100mmである。また、内視鏡6が設けられるアーム60では、第1距離L22は、50mmである。 Further, in the present embodiment, the control unit 31 reduces the scaling factor when the distance L1 between TCP1 of the forceps 4b and the pivot position PP1 is the first distance L14 or less. Further, the control unit 31 reduces the scaling factor when the distance L2 between TCP2 of the endoscope 6 and the pivot position PP2 is equal to or less than the first distance L22. For example, in the arm 60 provided with the forceps 4b, the first distance L14 is 100 mm. Further, in the arm 60 provided with the endoscope 6, the first distance L22 is 50 mm.

また、本実施形態では、制御部31は、鉗子4bのTCP1とピボット位置PP1との間の距離L1が第1距離L14よりも小さい第2距離L11未満である場合に、スケーリングの倍率を一定にする。また、制御部31は、内視鏡6のTCP2とピボット位置PP2との間の距離L2が第1距離L22よりも小さい第2距離L21未満である場合に、スケーリングの倍率を一定にする。たとえば、第2距離L11(L21)は、10mmである。また、一定にされるスケーリングの倍率は、鉗子4bおよび内視鏡6共に、1:5(=0.2)である。 Further, in the present embodiment, the control unit 31 constants the scaling factor when the distance L1 between TCP1 of the forceps 4b and the pivot position PP1 is less than the second distance L11, which is smaller than the first distance L14. do. Further, the control unit 31 makes the scaling magnification constant when the distance L2 between TCP2 of the endoscope 6 and the pivot position PP2 is less than the second distance L21, which is smaller than the first distance L22. For example, the second distance L11 (L21) is 10 mm. Further, the scaling magnification to be constant is 1: 5 (= 0.2) for both the forceps 4b and the endoscope 6.

また、本実施形態では、図11および図12に示すように、制御部31は、医療器具4のTCPとピボット位置PPとの間の距離Lに基づいて、各スケーリングの倍率の間を線形補完することにより、距離Lに対応するスケーリングの倍率を取得する。たとえば、鉗子4bの場合において、鉗子4bのTCP1とピボット位置PP1との間の距離L1がL14の時のスケーリングの倍率が0.667であり、距離がL13の時のスケーリングの倍率が0.5であり、距離がL12の時のスケーリングの倍率が0.333であるとする。そして、現在の、鉗子4bのTCP1とピボット位置PP1との間の距離L1が、L15(L13<L15<L14)である場合、制御部31は、座標(L14、0.667)と、座標(L13、0.5)とを結ぶ線分に基づいて線形補完することにより、L15に対応する倍率K(0.5<K<0.667)を算出する。なお、内視鏡6についても、線形補完の方法は同様である。 Further, in the present embodiment, as shown in FIGS. 11 and 12, the control unit 31 linearly interpolates between the magnifications of each scaling based on the distance L between the TCP of the medical device 4 and the pivot position PP. By doing so, the scaling factor corresponding to the distance L is acquired. For example, in the case of forceps 4b, the scaling factor is 0.667 when the distance L1 between TCP1 and the pivot position PP1 of the forceps 4b is L14, and the scaling factor is 0.5 when the distance is L13. It is assumed that the scaling factor when the distance is L12 is 0.333. Then, when the current distance L1 between TCP1 of the forceps 4b and the pivot position PP1 is L15 (L13 <L15 <L14), the control unit 31 has coordinates (L14, 0.667) and coordinates (L14, 0.667). By linearly interpolating based on the line segment connecting L13, 0.5), the magnification K (0.5 <K <0.667) corresponding to L15 is calculated. The method of linear interpolation is the same for the endoscope 6.

また、本実施形態では、制御部31は、術者によって予め選択されたスケーリングの倍率に対応する移動量を超えない範囲でスケーリングの倍率を動的に変化させる。すなわち、術者が予め鉗子4bに対するスケーリングの倍率のうち、1:2(=0.5)を選択していたとする。この場合において、距離L1が、L13を超えた場合でも、スケーリングの倍率は、1:2(=0.5)を超えることはない。つまり、術者が予め選択した倍率以下の範囲で、スケーリングの倍率が変化する。なお、内視鏡6に対するスケーリングの倍率は、1つ(1:3)であり、距離L2が、L22を超えた場合でも、スケーリングの倍率は、1:3を超えることはない。 Further, in the present embodiment, the control unit 31 dynamically changes the scaling magnification within a range not exceeding the movement amount corresponding to the scaling magnification selected in advance by the operator. That is, it is assumed that the operator has previously selected 1: 2 (= 0.5) of the scaling magnifications for the forceps 4b. In this case, even if the distance L1 exceeds L13, the scaling factor does not exceed 1: 2 (= 0.5). That is, the scaling magnification changes within the range of the magnification or less selected in advance by the operator. The scaling factor for the endoscope 6 is one (1: 3), and even when the distance L2 exceeds L22, the scaling factor does not exceed 1: 3.

また、アーム60は、鉗子4bが取り付けられる複数のアーム60a、60cおよび60dと、内視鏡6が取り付けられる1つのアーム60bとを含む。ここで、術者が、遠隔操作装置2の操作ペダル22を操作(踏む)ことにより、操作用マニピュレータアーム21によって操作されるアーム60a~60dが選択される。たとえば、鉗子4bが取り付けられる複数のアーム60a、60cおよび60dのうちの2つが、操作用マニピュレータアーム21によって操作されるアーム60として選択される。また、内視鏡6が取り付けられる1つのアーム60bが、操作用マニピュレータアーム21によって操作されるアーム60として選択される。 Further, the arm 60 includes a plurality of arms 60a, 60c and 60d to which the forceps 4b are attached, and one arm 60b to which the endoscope 6 is attached. Here, the operator operates (steps on) the operation pedal 22 of the remote control device 2, and the arms 60a to 60d operated by the operation manipulator arm 21 are selected. For example, two of the plurality of arms 60a, 60c and 60d to which the forceps 4b are attached are selected as the arms 60 operated by the operating manipulator arm 21. Further, one arm 60b to which the endoscope 6 is attached is selected as the arm 60 operated by the operating manipulator arm 21.

そして、本実施形態では、制御部31は、鉗子4bが取り付けられる各アーム60(アーム60a、60cおよび60dのうちのいずれか2つ)のスケーリングの倍率のうちの最も小さいスケーリングの倍率を、各アーム60(アーム60a、60cおよび60cのうちのいずれか2つ)に共通のスケーリングの倍率とする。たとえば、アーム60aおよび60cが操作用マニピュレータアーム21によって操作されるアーム60として選択されている場合、アーム60aに対するスケーリングの倍率と、アーム60cに対するスケーリングの倍率とのうち、小さい方(操作用マニピュレータアーム21の操作量に対するTCP1の移動量が小さい方)のスケーリングの倍率が、アーム60aおよび60cに共通のスケーリングの倍率となる。 Then, in the present embodiment, the control unit 31 sets the smallest scaling magnification among the scaling magnifications of each arm 60 (any two of the arms 60a, 60c, and 60d) to which the forceps 4b are attached. A scaling factor common to the arms 60 (any two of the arms 60a, 60c and 60c). For example, when the arms 60a and 60c are selected as the arm 60 operated by the operating manipulator arm 21, the smaller of the scaling factor for the arm 60a and the scaling factor for the arm 60c (manipulator arm for operation). The scaling factor (whichever has the smaller movement amount of TCP1 with respect to the operation amount of 21) is the scaling factor common to the arms 60a and 60c.

また、制御部31(アーム制御部31a)は、操作部80のジョイスティック82からの入力信号に基づいてアーム60を操作するように構成されている。具体的には、アーム制御部31aは、ジョイスティック82から入力された入力信号(動作指令)と、エンコーダE1により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、位置指令をサーボ制御部C1に出力する。サーボ制御部C1は、アーム制御部31aから入力された位置指令と、エンコーダE1により検出された回転角とに基づいて、トルク指令を生成するとともに、トルク指令をサーボモータM1に出力する。これにより、ジョイスティック82に入力された動作指令に沿うように、アーム60が移動される。 Further, the control unit 31 (arm control unit 31a) is configured to operate the arm 60 based on an input signal from the joystick 82 of the operation unit 80. Specifically, the arm control unit 31a generates a position command based on the input signal (operation command) input from the joystick 82 and the rotation angle detected by the encoder E1, and the position command is sent to the servo control unit. Output to C1. The servo control unit C1 generates a torque command based on the position command input from the arm control unit 31a and the rotation angle detected by the encoder E1, and outputs the torque command to the servomotor M1. As a result, the arm 60 is moved so as to follow the operation command input to the joystick 82.

制御部31(アーム制御部31a)は、操作部80のスイッチ部83からの入力信号に基づいてアーム60を操作するように構成されている。具体的には、アーム制御部31aは、スイッチ部83から入力された入力信号(動作指令)と、エンコーダE1またはE3により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、位置指令をサーボ制御部C1またはC3に出力する。サーボ制御部C1またはC3は、アーム制御部31aから入力された位置指令と、エンコーダE1またはE3により検出された回転角とに基づいて、トルク指令を生成するとともに、トルク指令をサーボモータM1またはM3に出力する。これにより、スイッチ部83に入力された動作指令に沿うように、アーム60が移動される。 The control unit 31 (arm control unit 31a) is configured to operate the arm 60 based on an input signal from the switch unit 83 of the operation unit 80. Specifically, the arm control unit 31a generates a position command based on the input signal (operation command) input from the switch unit 83 and the rotation angle detected by the encoder E1 or E3, and also issues a position command. Output to the servo control unit C1 or C3. The servo control unit C1 or C3 generates a torque command based on the position command input from the arm control unit 31a and the rotation angle detected by the encoder E1 or E3, and issues the torque command to the servomotor M1 or M3. Output to. As a result, the arm 60 is moved so as to follow the operation command input to the switch unit 83.

また、図10に示すように、ポジショナ制御部31bには、ポジショナ40を移動するサーボモータM4を制御するためのサーボ制御部C4が電気的に接続されている。また、サーボ制御部C4には、サーボモータM4の回転角を検出するためのエンコーダE4が電気的に接続されている。また、ポジショナ制御部31bには、医療用台車3の前輪(図示せず)を駆動するサーボモータM5を制御するためのサーボ制御部C5が電気的に接続されている。また、サーボ制御部C5には、サーボモータM5の回転角を検出するためのエンコーダE5が電気的に接続されている。 Further, as shown in FIG. 10, a servo control unit C4 for controlling the servomotor M4 that moves the positioner 40 is electrically connected to the positioner control unit 31b. Further, an encoder E4 for detecting the rotation angle of the servomotor M4 is electrically connected to the servo control unit C4. Further, a servo control unit C5 for controlling a servomotor M5 for driving a front wheel (not shown) of the medical carriage 3 is electrically connected to the positioner control unit 31b. Further, an encoder E5 for detecting the rotation angle of the servomotor M5 is electrically connected to the servo control unit C5.

また、入力装置33から準備位置の設定などに関する動作指令が、ポジショナ制御部31bに入力される。ポジショナ制御部31bは、入力装置33から入力された動作指令と、エンコーダE4により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、位置指令をサーボ制御部C4に出力する。サーボ制御部C4は、ポジショナ制御部31bから入力された位置指令と、エンコーダE4により検出された回転角とに基づいて、トルク指令を生成するとともに、トルク指令をサーボモータM4に出力する。これにより、入力装置33に入力された動作指令に沿うように、ポジショナ40が移動される。同様に、入力装置33からの動作指令に基づいて、ポジショナ制御部31bは、医療用台車3を移動させる。 Further, an operation command regarding setting of the preparation position and the like is input from the input device 33 to the positioner control unit 31b. The positioner control unit 31b generates a position command based on the operation command input from the input device 33 and the rotation angle detected by the encoder E4, and outputs the position command to the servo control unit C4. The servo control unit C4 generates a torque command based on the position command input from the positioner control unit 31b and the rotation angle detected by the encoder E4, and outputs the torque command to the servomotor M4. As a result, the positioner 40 is moved so as to follow the operation command input to the input device 33. Similarly, the positioner control unit 31b moves the medical trolley 3 based on the operation command from the input device 33.

(鉗子の操作方法)
次に、図13および図14を参照して、医療器具4(鉗子4b)の操作方法について説明する。なお、以下では、術者が、遠隔操作装置2の操作ペダル22を操作(踏む)ことにより、操作用マニピュレータアーム21によって操作されるアーム60として、鉗子4bが取り付けられた2つのアーム60が選択されているとする。また、術者は、予め、3つのスケーリングの倍率のうちのいずれかが選択されているとする。
(How to operate forceps)
Next, the operation method of the medical instrument 4 (forceps 4b) will be described with reference to FIGS. 13 and 14. In the following, two arms 60 to which the forceps 4b are attached are selected as the arms 60 operated by the operation manipulator arm 21 by the operator operating (stepping on) the operation pedal 22 of the remote control device 2. It is assumed that it has been done. Further, it is assumed that the operator has previously selected one of the three scaling magnifications.

まず、図13に示すように、ステップS1において、制御部31は、鉗子4bに対する操作量を受け付ける。具体的には、術者が操作用マニピュレータアーム21を操作する。制御部31は、操作された操作用マニピュレータアーム21の操作量を受け付ける。 First, as shown in FIG. 13, in step S1, the control unit 31 receives the operation amount for the forceps 4b. Specifically, the operator operates the operation manipulator arm 21. The control unit 31 receives the operation amount of the operated manipulator arm 21 for operation.

次に、ステップS2において、制御部31は、操作用マニピュレータアーム21により受け付けられた鉗子4bに対する操作量をスケーリングして実際に鉗子4bを動作させる際の操作量である実操作量を演算する。具体的には、制御部31は、鉗子4bのTCP1が鉗子4bを移動させる際の支点となる位置であるピボット位置PP1に近づくにつれて、操作量に対するTCP1の移動量が小さくなるようにスケーリングの倍率を小さくして実操作量を演算する。 Next, in step S2, the control unit 31 scales the operation amount for the forceps 4b received by the operation manipulator arm 21 and calculates the actual operation amount which is the operation amount when the forceps 4b is actually operated. Specifically, the control unit 31 scales so that the movement amount of TCP1 with respect to the operation amount becomes smaller as the TCP1 of the forceps 4b approaches the pivot position PP1 which is a fulcrum position when moving the forceps 4b. Is reduced to calculate the actual operation amount.

詳細には、図14に示すように、まず、ステップS2aにおいて、術者により予め選択されたスケーリングの倍率が1:1.5であるか否かが判定される。 Specifically, as shown in FIG. 14, first, in step S2a, it is determined whether or not the scaling factor selected in advance by the operator is 1: 1.5.

ステップS2aにおいて、yesの場合、ステップS2bにおいて、鉗子4bのTCP1と、ピボット位置PP1との間の距離L1が、L14(たとえば、100mm)以上であるか否かが判定される。ステップS2bにおいて、yesの場合、ステップS2cにおいて、スケーリングの倍率が、1:1.5に設定される。 In step S2a, in the case of yes, in step S2b, it is determined whether or not the distance L1 between TCP1 of the forceps 4b and the pivot position PP1 is L14 (for example, 100 mm) or more. In step S2b, in the case of yes, in step S2c, the scaling factor is set to 1: 1.5.

ステップS2bにおいて、noの場合、ステップS2dにおいて、距離L1が、L13(たとえば、70.5mm)以上であるか否かが判定される。ステップS2bにおいて、yesの場合、ステップS2eにおいて、スケーリングの倍率1:1.5と1:2との間において線形補完されたスケーリングの倍率が設定される。 In step S2b, in the case of no, in step S2d, it is determined whether or not the distance L1 is L13 (for example, 70.5 mm) or more. In step S2b, in the case of yes, in step S2e, a linearly interpolated scaling factor is set between 1: 1.5 and 1: 2.

ステップS2dにおいて、noの場合、ステップS2fにおいて、距離L1が、L12(たとえば、50mm)以上であるか否かが判定される。ステップS2fにおいて、yesの場合、ステップS2gにおいて、スケーリングの倍率1:2と1:3との間において線形補完されたスケーリングの倍率が設定される。 In step S2d, in the case of no, in step S2f, it is determined whether or not the distance L1 is L12 (for example, 50 mm) or more. In step S2f, in the case of yes, in step S2g, a linearly interpolated scaling factor is set between the scaling factors 1: 2 and 1: 3.

ステップS2fにおいて、noの場合、ステップS2hにおいて、距離L1が、L11(たとえば、10mm)以上であるか否かが判定される。ステップS2hにおいて、yesの場合、ステップS2iにおいて、スケーリングの倍率1:3と1:5との間において線形補完されたスケーリングの倍率が設定される。ステップS2hにおいて、noの場合、ステップS2jにおいて、スケーリングの倍率が1:5に設定される。 In step S2f, in the case of no, in step S2h, it is determined whether or not the distance L1 is L11 (for example, 10 mm) or more. In step S2h, in the case of yes, in step S2i, a linearly interpolated scaling factor is set between 1: 3 and 1: 5. In step S2h, in the case of no, the scaling factor is set to 1: 5 in step S2j.

ステップS2aにおいて、noの場合、ステップS2kにおいて、術者により予め選択されたスケーリングの倍率が1:2であるか否かが判定される。ステップS2kにおいて、yesの場合、ステップS2lにおいて、距離L1が、L13未満であるか否かが判定される。ステップS2lにおいて、yesの場合、ステップS2fに進む。ステップS2lにおいて、noの場合、ステップS2mにおいて、スケーリングの倍率が1:2に設定される。 In step S2a, in the case of no, in step S2k, it is determined whether or not the scaling ratio preselected by the operator is 1: 2. In the case of yes in step S2k, it is determined in step S2l whether or not the distance L1 is less than L13. In step S2l, if yes, the process proceeds to step S2f. In step S2l, in the case of no, the scaling factor is set to 1: 2 in step S2m.

ステップS2kにおいて、noの場合、ステップS2nにおいて、距離L1が、L12未満であるか否かが判定される。ステップS2nにおいて、yesの場合、ステップS2hに進む。ステップS2nにおいて、noの場合、ステップS2oにおいて、スケーリングの倍率が1:3に設定される。 In the case of no in step S2k, it is determined in step S2n whether or not the distance L1 is less than L12. In step S2n, if yes, the process proceeds to step S2h. In the case of no in step S2n, the scaling magnification is set to 1: 3 in step S2o.

そして、図13に示すように、ステップS3において、制御部31は、鉗子4bが取り付けられた2つのアーム60の各々に対して、スケーリングの倍率を演算したか否かを判定する。ステップS3において、noの場合、ステップS2に戻る。 Then, as shown in FIG. 13, in step S3, the control unit 31 determines whether or not the scaling magnification has been calculated for each of the two arms 60 to which the forceps 4b are attached. In the case of no in step S3, the process returns to step S2.

ステップS3においてyesの場合、ステップS4において、制御部31は、鉗子4bが取り付けられた2つのアーム60の各々に対するスケーリングの倍率を比較して、スケーリングの倍率のうちの最も小さいスケーリングの倍率を、鉗子4bが取り付けられた2つのアーム60に共通のスケーリングの倍率とする。 In the case of yes in step S3, in step S4, the control unit 31 compares the scaling magnifications for each of the two arms 60 to which the forceps 4b are attached, and determines the smallest scaling magnification among the scaling magnifications. The scaling factor is common to the two arms 60 to which the forceps 4b are attached.

そして、ステップS5において、制御部31は、共通のスケーリングの倍率に基づいて、鉗子4bが取り付けられた2つのアーム60を動作させる。具体的には、制御部31は、操作用マニピュレータアーム21が受け付けた操作量に共通のスケーリングの倍率を乗算した値を逆変換して、アーム60を駆動する。なお、「逆変換」とは、操作量(目的となるアーム60の位置・姿勢)からアーム60の関節の変位(サーボモータM1~M3の回転角度)を求めることである。なお、上記の動作は、アーム60の動作中に繰り返し行われている。また、操作用マニピュレータアーム21によって操作されるアーム60が変更された場合には、変更後のアーム60に対して上記の動作が行われる。 Then, in step S5, the control unit 31 operates the two arms 60 to which the forceps 4b are attached based on the common scaling magnification. Specifically, the control unit 31 drives the arm 60 by inversely converting a value obtained by multiplying the operation amount received by the operation manipulator arm 21 by a common scaling factor. The "reverse conversion" is to obtain the displacement of the joint of the arm 60 (rotation angle of the servomotors M1 to M3) from the operation amount (position / posture of the target arm 60). The above operation is repeated during the operation of the arm 60. Further, when the arm 60 operated by the operation manipulator arm 21 is changed, the above operation is performed on the changed arm 60.

(内視鏡の操作方法)
次に、図15および図16を参照して、内視鏡6の操作方法について説明する。なお、以下では、術者が、遠隔操作装置2の操作ペダル22を操作(踏む)ことにより、操作用マニピュレータアーム21によって操作されるアーム60が選択されているとする。
(How to operate the endoscope)
Next, the operation method of the endoscope 6 will be described with reference to FIGS. 15 and 16. In the following, it is assumed that the arm 60 operated by the operation manipulator arm 21 is selected by the operator operating (stepping on) the operation pedal 22 of the remote control device 2.

図15に示すように、ステップS11において、制御部31は、内視鏡6に対する操作量を受け付ける。 As shown in FIG. 15, in step S11, the control unit 31 receives an operation amount for the endoscope 6.

次に、ステップS12において、操作用マニピュレータアーム21により受け付けられた内視鏡6に対する操作量をスケーリングして実際に内視鏡6を動作させる際の操作量である実操作量を演算する。 Next, in step S12, the operation amount for the endoscope 6 received by the operation manipulator arm 21 is scaled, and the actual operation amount, which is the operation amount when actually operating the endoscope 6, is calculated.

具体的には、図16に示すように、ステップS12aにおいて、距離L2が、L22(たとえば、50mm)以下であるか否かが判定される。ステップS12aにおいて、yesの場合、ステップS12bにおいて、距離L2が、L21(たとえば、10mm)以上であるか否かが判定される。ステップS12bにおいて、yesの場合、ステップS12cにおいて、スケーリングの倍率1:3と1:5との間において線形補完されたスケーリングの倍率が設定される。 Specifically, as shown in FIG. 16, in step S12a, it is determined whether or not the distance L2 is L22 (for example, 50 mm) or less. In step S12a, in the case of yes, in step S12b, it is determined whether or not the distance L2 is L21 (for example, 10 mm) or more. In step S12b, in the case of yes, in step S12c, a linearly interpolated scaling factor is set between 1: 3 and 1: 5.

ステップS12bにおいて、noの場合、ステップS12dにおいて、スケーリングの倍率が1:5に設定される。 In step S12b, in the case of no, the scaling factor is set to 1: 5 in step S12d.

ステップS12aにおいて、noの場合、ステップS12eにおいて、スケーリングの倍率が1:3に設定される。 In step S12a, in the case of no, the scaling factor is set to 1: 3 in step S12e.

そして、図15に示すように、ステップS13において、制御部31は、設定されたスケーリングの倍率に基づいて、内視鏡6が取り付けられたアーム60を動作させる。具体的には、制御部31は、操作用マニピュレータアーム21が受け付けた操作量に設定されたスケーリングの倍率を乗算した値を逆変換して、アーム60を駆動する。 Then, as shown in FIG. 15, in step S13, the control unit 31 operates the arm 60 to which the endoscope 6 is attached based on the set scaling magnification. Specifically, the control unit 31 drives the arm 60 by inversely converting a value obtained by multiplying the operation amount received by the operation manipulator arm 21 by the scaling magnification set.

次に、図17および図18を参照して、鉗子4bのTCP1とピボット位置PP1との間の距離L1と、アーム60の振動との関係について説明する。 Next, with reference to FIGS. 17 and 18, the relationship between the distance L1 between TCP1 of the forceps 4b and the pivot position PP1 and the vibration of the arm 60 will be described.

図17に示すように、鉗子4bのTCP1とピボット位置PP1との間の距離L1が比較的大きい場合において、鉗子4bのTCP1を所望の距離L3分動かそうとする際、アーム60の小さい移動で鉗子4bのTCP1を移動させることが可能になる。一方、図18に示すように、鉗子4bのTCP1とピボット位置PP1との間の距離L1が比較的小さい場合において、鉗子4bのTCP1を所望の距離L3分動かそうとする際、アーム60を大きく動かす必要がある。このとき、アーム60および鉗子4bが振動する。そこで、上記のように、鉗子4bのTCP1がピボット位置PP1に近づくにつれてスケーリングの倍率を小さくすることにより、術者の操作量に対してアーム60の移動量が少なくなるので、アーム60の振動を抑制することが可能になる。図19に示すように、内視鏡6についても同様に、内視鏡6のTCP2がピボット位置PP2に近づくにつれてスケーリングの倍率を小さくすることにより、アーム60および内視鏡6の振動を抑制することが可能になる。 As shown in FIG. 17, when the distance L1 between TCP1 of the forceps 4b and the pivot position PP1 is relatively large, when trying to move TCP1 of the forceps 4b by a desired distance L3, a small movement of the arm 60 is performed. It becomes possible to move TCP1 of the forceps 4b. On the other hand, as shown in FIG. 18, when the distance L1 between TCP1 of the forceps 4b and the pivot position PP1 is relatively small, when trying to move TCP1 of the forceps 4b by a desired distance L3, the arm 60 is increased. Need to move. At this time, the arm 60 and the forceps 4b vibrate. Therefore, as described above, by reducing the scaling factor as TCP1 of the forceps 4b approaches the pivot position PP1, the movement amount of the arm 60 becomes smaller than the operation amount of the operator, so that the vibration of the arm 60 is caused. It becomes possible to suppress. As shown in FIG. 19, similarly, for the endoscope 6, the vibration of the arm 60 and the endoscope 6 is suppressed by reducing the scaling factor as TCP2 of the endoscope 6 approaches the pivot position PP2. Will be possible.

[本実施形態の効果]
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
[Effect of this embodiment]
In this embodiment, the following effects can be obtained.

(手術支援ロボットの効果)
本実施形態では、上記のように、制御部31は、医療器具4の先端側の部分(TCP)が医療器具4を移動させる際の支点となる位置であるピボット位置PPに近づくにつれて、操作量に対するTCPの移動量が小さくなるようにスケーリングの倍率を小さくする。これにより、医療器具4のTCPとピボット位置PPとの間の距離Lが小さい場合、操作量に対する医療器具4のTCPの移動量が小さくなる。すなわち、医療器具4を移動させるアーム60の移動量も小さくなるので、その分、アーム60および医療器具4の振動を抑制することができる。
(Effect of surgery support robot)
In the present embodiment, as described above, the control unit 31 operates as the tip side portion (TCP) of the medical device 4 approaches the pivot position PP, which is a fulcrum position when moving the medical device 4. The scaling factor is reduced so that the amount of TCP movement with respect to is small. As a result, when the distance L between the TCP of the medical device 4 and the pivot position PP is small, the movement amount of the TCP of the medical device 4 with respect to the operation amount becomes small. That is, since the amount of movement of the arm 60 for moving the medical device 4 is also small, the vibration of the arm 60 and the medical device 4 can be suppressed by that amount.

また、本実施形態では、上記のように、制御部31は、医療器具4のTCPがピボット位置PPに近づくにつれてスケーリングの倍率が小さくなるようにスケーリングの倍率を動的に変化させる。これにより、ピボット位置PPに対して医療器具4のTCPが相対的に移動した場合でも、移動した後の医療器具4のTCPに対応してスケーリングの倍率が変化されるので、ピボット位置PPに対する医療器具4のTCPのいずれの相対位置においても、アーム60および医療器具4が振動するのを抑制することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the control unit 31 dynamically changes the scaling factor so that the scaling factor becomes smaller as the TCP of the medical device 4 approaches the pivot position PP. As a result, even if the TCP of the medical device 4 moves relative to the pivot position PP, the scaling factor is changed according to the TCP of the medical device 4 after the movement, so that the medical treatment for the pivot position PP is performed. It is possible to suppress the arm 60 and the medical device 4 from vibrating at any relative position of the TCP of the device 4.

また、本実施形態では、上記のように、制御部31は、医療器具4のTCPとピボット位置PPとの間の距離L1(L2)が第1距離L14(L22)以下である場合にスケーリングの倍率を小さくする。これにより、アーム60および医療器具4の振動が比較的小さい、医療器具4のTCPとピボット位置PPとの間の距離L1(L2)が大きい領域では、スケーリングの倍率が変更されないので、制御部31の負担(制御負担)を軽減することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the control unit 31 scales when the distance L1 (L2) between the TCP of the medical device 4 and the pivot position PP is equal to or less than the first distance L14 (L22). Reduce the magnification. As a result, in the region where the vibration of the arm 60 and the medical device 4 is relatively small and the distance L1 (L2) between the TCP of the medical device 4 and the pivot position PP is large, the scaling factor is not changed, so that the control unit 31 The burden (control burden) can be reduced.

また、本実施形態では、上記のように、制御部31は、医療器具4のTCPとピボット位置PPとの間の距離L1(L2)が第1距離L14(L22)よりも小さい第2距離L11(L21)未満である場合に、スケーリングの倍率を一定にする。これにより、操作量に対する医療器具4のTCPの移動量が過度に小さくなる(操作用マニピュレータアーム21を操作しても医療器具4がほとんど動かなくなる)のを抑制することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, in the control unit 31, the control unit 31 has a second distance L11 in which the distance L1 (L2) between the TCP of the medical device 4 and the pivot position PP is smaller than the first distance L14 (L22). When it is less than (L21), the scaling factor is made constant. As a result, it is possible to prevent the movement amount of the TCP of the medical device 4 with respect to the operation amount from becoming excessively small (the medical device 4 hardly moves even if the operation manipulator arm 21 is operated).

また、本実施形態では、上記のように、スケーリングの倍率は、予め術者に選択可能に複数設けられており、制御部31は、医療器具4のTCPとピボット位置PPとの間の距離L1(L2)に基づいて、複数のスケーリングの倍率の間を線形補完することにより、距離に対応するスケーリングの倍率を取得する。これにより、予め術者に選択可能なスケーリングの倍率が離散的な値であっても、複数のスケーリングの倍率の間を線形補完することにより、医療器具4のTCPとピボット位置PPとの間の距離L1(L2)に応じたスケーリングの倍率を精度よく設定することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, a plurality of scaling magnifications are provided in advance so that the operator can select them, and the control unit 31 is a distance L1 between the TCP of the medical device 4 and the pivot position PP. Based on (L2), the scaling magnification corresponding to the distance is acquired by linearly interpolating between the magnifications of the plurality of scalings. As a result, even if the scaling magnifications that can be selected by the operator in advance are discrete values, linear interpolation is performed between the multiple scaling magnifications, so that the TCP of the medical device 4 and the pivot position PP can be interpolated. The scaling factor according to the distance L1 (L2) can be set accurately.

また、本実施形態では、上記のように、制御部31は、術者によって予め選択されたスケーリングの倍率に対応する移動量を超えない範囲でスケーリングの倍率を動的に変化させる。これにより、医療器具4のTCPとピボット位置PPとの間の距離Lが大きくなった場合でも、術者の意図に反して医療器具4のTCPの移動量が大きくなるのを抑制することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the control unit 31 dynamically changes the scaling factor within a range not exceeding the movement amount corresponding to the scaling factor selected in advance by the operator. As a result, even when the distance L between the TCP of the medical device 4 and the pivot position PP becomes large, it is possible to suppress the movement amount of the TCP of the medical device 4 from becoming large against the intention of the operator. ..

また、本実施形態では、上記のように、アーム60は、医療器具4としての鉗子4bが取り付けられるアーム60a、60cおよび60dと、医療器具4としての内視鏡6が取り付けられるアーム60bとを含み、ピボット位置PPは、アーム60a、60cおよび60dに対する鉗子4b用のピボット位置PP1と、アーム60bに対する内視鏡6用のピボット位置PP2とを含む。鉗子4bのTCP1と鉗子4b用のピボット位置PP1との間の距離L1に応じて変更される鉗子4b用のスケーリングの倍率と、内視鏡6のTCP2と内視鏡6のピボット位置PP2との間の距離L2に応じて変更される内視鏡6のスケーリングの倍率とは互いに独立して設定される。これにより、鉗子4b用のスケーリングの倍率と内視鏡6用のスケーリングの倍率とが同じに設定されている場合と異なり、鉗子4bと内視鏡6とに対して適切にスケーリングの倍率を設定することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the arm 60 includes the arms 60a, 60c and 60d to which the forceps 4b as the medical instrument 4 are attached, and the arms 60b to which the endoscope 6 as the medical instrument 4 is attached. The pivot position PP includes a pivot position PP1 for the forceps 4b with respect to the arms 60a, 60c and 60d and a pivot position PP2 for the endoscope 6 with respect to the arm 60b. The scaling factor for the forceps 4b, which is changed according to the distance L1 between TCP1 of the forceps 4b and the pivot position PP1 for the forceps 4b, and the pivot position PP2 of the endoscope 6 and the endoscope 6. It is set independently of the scaling magnification of the endoscope 6 which is changed according to the distance L2 between them. As a result, unlike the case where the scaling magnification for the forceps 4b and the scaling magnification for the endoscope 6 are set to be the same, the scaling magnification is appropriately set for the forceps 4b and the endoscope 6. can do.

また、本実施形態では、上記のように、アーム60は、医療器具4としての鉗子4bが取り付けられる複数のアーム60a、60cおよび60dを含む。制御部31は、各アーム60(上記の実施形態では、アーム60a、60cおよび60dのうちの2つ)のスケーリングの倍率のうちの最も小さいスケーリングの倍率を、各アーム60に共通のスケーリングの倍率とする。これにより、各アーム60のスケーリングの倍率が等しくされるので、各アーム60に取り付けられた複数の医療器具4に対する術者の操作感(操作用マニピュレータアーム21の操作に対する医療器具4の移動量)を均一にすることができる。また、各アーム60のスケーリングの倍率のうちの大きい側のスケーリングの倍率を共通のスケーリングの倍率とする場合と異なり、術者の意図に反して医療器具4のTCP1の移動量が大きくなるのを抑制することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the arm 60 includes a plurality of arms 60a, 60c and 60d to which the forceps 4b as the medical instrument 4 are attached. The control unit 31 sets the smallest scaling factor among the scaling multipliers of each arm 60 (two of the arms 60a, 60c and 60d in the above embodiment) as the scaling multiplier common to each arm 60. And. As a result, the scaling magnification of each arm 60 is made equal, so that the operator feels the operation of the plurality of medical devices 4 attached to each arm 60 (the amount of movement of the medical device 4 with respect to the operation of the operation manipulator arm 21). Can be made uniform. Further, unlike the case where the scaling magnification on the larger side of the scaling magnifications of each arm 60 is set as the common scaling magnification, the movement amount of TCP1 of the medical device 4 becomes large against the intention of the operator. It can be suppressed.

また、本実施形態では、上記のように、制御部31は、医療器具4のTCP(ツールセンタポイント)がピボット位置PPに近づくにつれてスケーリングの倍率を小さくする。ここで、医療器具4の先端の位置(座標)は、医療器具4の形状(長さなど)によって異なる場合があるので、医療器具4の先端とピボット位置PPとの間の距離Lに応じてスケーリングの倍率を変更する場合、医療器具4の形状ごとに制御を異ならせる必要がある。そこで、上記のようにツールセンタポイントを用いることによって、医療器具4の形状などが変更されてもTCPが共通である場合があるので、その場合には、共通の制御によってスケーリングの倍率を変更することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the control unit 31 reduces the scaling factor as the TCP (tool center point) of the medical device 4 approaches the pivot position PP. Here, since the position (coordinates) of the tip of the medical device 4 may differ depending on the shape (length, etc.) of the medical device 4, it depends on the distance L between the tip of the medical device 4 and the pivot position PP. When changing the scaling factor, it is necessary to make the control different for each shape of the medical device 4. Therefore, by using the tool center point as described above, TCP may be common even if the shape of the medical device 4 is changed. In that case, the scaling factor is changed by common control. be able to.

(医療器具4の操作方法の効果)
また、本実施形態では、上記のように、実操作量を演算するステップは、医療器具4のTCPが医療器具4を移動させる際の支点となるピボット位置PPに近づくにつれて、操作量に対する医療器具4のTCPの移動量が小さくなるようにスケーリングの倍率を小さくして実操作量を演算するステップを含む。これにより、医療器具4のTCPとピボット位置PPとの間の距離Lが小さい場合、操作量に対する医療器具4のTCPの移動量が小さくなる。すなわち、医療器具4を移動させるアーム60の移動量も小さくなるので、その分、アーム60および医療器具4の振動を抑制することが可能な医療器具4の操作方法を提供することができる。
(Effect of operation method of medical device 4)
Further, in the present embodiment, as described above, the step of calculating the actual operation amount is the medical device with respect to the operation amount as the TCP of the medical device 4 approaches the pivot position PP which is the fulcrum when moving the medical device 4. The step of calculating the actual operation amount by reducing the scaling factor so that the movement amount of TCP in 4 becomes small is included. As a result, when the distance L between the TCP of the medical device 4 and the pivot position PP is small, the movement amount of the TCP of the medical device 4 with respect to the operation amount becomes small. That is, since the amount of movement of the arm 60 for moving the medical device 4 is also small, it is possible to provide an operation method of the medical device 4 capable of suppressing the vibration of the arm 60 and the medical device 4 by that amount.

[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
[Modification example]
It should be noted that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and are not considered to be restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the description of the above-described embodiment, and further includes all modifications (modifications) within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

たとえば、上記実施形態では、制御部31が医療用マニピュレータ1に設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部31が遠隔操作装置2に設けられていてもよい。たとえば、制御部31が医療用マニピュレータ1と遠隔操作装置2とは別に設けられていてもよい。 For example, in the above embodiment, the control unit 31 is provided in the medical manipulator 1, but the present invention is not limited to this. For example, the control unit 31 may be provided in the remote control device 2. For example, the control unit 31 may be provided separately from the medical manipulator 1 and the remote control device 2.

また、上記実施形態では、医療器具4のTCPがピボット位置PPに近づくにつれてスケーリングの倍率が小さくなるようにスケーリングの倍率が連続的に変化する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部31が、医療器具4のTCPがピボット位置PPに近づくにつれてスケーリングの倍率が小さくなるようにスケーリングの倍率を段階的に変化させてもよい。これにより、設定可能なスケーリングの倍率の数が少なくなるので、制御部31の負担を軽減することができる。 Further, in the above embodiment, an example is shown in which the scaling factor continuously changes so that the scaling factor becomes smaller as the TCP of the medical device 4 approaches the pivot position PP, but the present invention is not limited to this. .. For example, the control unit 31 may change the scaling factor stepwise so that the scaling factor becomes smaller as the TCP of the medical device 4 approaches the pivot position PP. As a result, the number of scaling magnifications that can be set is reduced, so that the burden on the control unit 31 can be reduced.

また、上記実施形態では、制御部31は、鉗子4bのTCP1とピボット位置PP1との間の距離L1が第1距離L14以下である場合にスケーリングの倍率を小さくし、第1距離L14よりも小さい第2距離L11未満である場合に、スケーリングの倍率を一定にする例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第1距離L14および第2距離L11を超える領域で、スケーリングの倍率を変化させてもよい。同様に、内視鏡6に対する、第1距離L22および第2距離L21を超える領域で、スケーリングの倍率を変化させてもよい。 Further, in the above embodiment, the control unit 31 reduces the scaling factor when the distance L1 between TCP1 of the forceps 4b and the pivot position PP1 is the first distance L14 or less, and is smaller than the first distance L14. An example is shown in which the scaling factor is constant when the second distance is less than L11, but the present invention is not limited to this. For example, the scaling factor may be changed in the region beyond the first distance L14 and the second distance L11. Similarly, the scaling factor may be changed in the region beyond the first distance L22 and the second distance L21 with respect to the endoscope 6.

また、上記実施形態では、アーム60が4つ設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、アーム60の数は、少なくとも1つ以上設けられていればよい。 Further, in the above embodiment, an example in which four arms 60 are provided is shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the number of arms 60 may be at least one.

また、上記実施形態では、鉗子4bに対するスケーリングの倍率が3つ設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、鉗子4bに対するスケーリングの倍率が3つ以外の数、設けられていてもよい。 Further, in the above embodiment, an example in which three scaling magnifications are provided with respect to the forceps 4b is shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, a number other than three scaling magnifications with respect to the forceps 4b may be provided.

また、上記実施形態では、内視鏡6に対するスケーリングの倍率が1つ設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、内視鏡6に対するスケーリングの倍率を複数設けてもよい。 Further, in the above embodiment, an example in which one scaling magnification with respect to the endoscope 6 is provided is shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, a plurality of scaling magnifications with respect to the endoscope 6 may be provided.

また、上記実施形態では、制御部31は、医療器具4のTCPとピボット位置PPとの間の距離Lが大きくなった場合でも、術者によって予め選択されたスケーリングの倍率に対応する移動量を超えない範囲でスケーリングの倍率を動的に変化させる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、医療器具4のTCPとピボット位置PPとの間の距離Lが大きくなった場合に、術者によって予め選択されたスケーリングの倍率に対応する移動量を超えてスケーリングの倍率を動的に変化させてもよい。 Further, in the above embodiment, the control unit 31 determines the amount of movement corresponding to the scaling factor selected in advance by the operator even when the distance L between the TCP of the medical device 4 and the pivot position PP becomes large. An example of dynamically changing the scaling factor within a range not exceeding the scaling factor has been shown, but the present invention is not limited to this. For example, when the distance L between the TCP of the medical device 4 and the pivot position PP becomes large, the scaling factor is dynamically changed beyond the movement amount corresponding to the scaling factor selected in advance by the operator. You may let me.

また、上記実施形態では、アーム部61およびポジショナ40が7軸多関節ロボットから構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、アーム60およびポジショナ40が7軸多関節ロボット以外の軸構成(例えば、6軸や8軸)の多関節ロボットなどから構成されていてもよい。 Further, in the above embodiment, an example in which the arm portion 61 and the positioner 40 are composed of a 7-axis articulated robot is shown, but the present invention is not limited to this. For example, the arm 60 and the positioner 40 may be configured by an articulated robot having an axis configuration (for example, 6 axes or 8 axes) other than the 7-axis articulated robot.

また、上記実施形態では、医療用マニピュレータ1が、医療用台車3と、ポジショナ40と、アームベース50とを備えている例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、医療用台車3と、ポジショナ40と、アームベース50は必ずしも必要なく、医療用マニピュレータ1が、アーム60だけで構成されてもよい。 Further, in the above embodiment, the medical manipulator 1 includes the medical trolley 3, the positioner 40, and the arm base 50, but the present invention is not limited to this. For example, the medical trolley 3, the positioner 40, and the arm base 50 are not always necessary, and the medical manipulator 1 may be composed of only the arm 60.

また、上記実施形態では、医療器具4の先端側部分が、ツールセンタポイントである例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、医療器具4の先端側部分を、ツールセンタポイントの近傍(TCPから1mm~3mm離間した位置)としてもよい。 Further, in the above embodiment, an example is shown in which the tip end side portion of the medical device 4 is a tool center point, but the present invention is not limited to this. For example, the tip end side portion of the medical device 4 may be in the vicinity of the tool center point (position separated from TCP by 1 mm to 3 mm).

本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ASIC(Application Specific Integrated Circuits)、従来の回路、および/または、それらの組み合わせ、を含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットはハードウェアとソフトウェアの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェアおよび/またはプロセッサの構成に使用される。 The functions of the elements disclosed herein include general purpose processors, dedicated processors, integrated circuits, ASICs (Application Specific Integrated Circuits), conventional circuits, and / or them, configured or programmed to perform the disclosed functions. Can be performed using a circuit or processing circuit that includes a combination of. A processor is considered a processing circuit or circuit because it contains transistors and other circuits. In the present disclosure, a circuit, unit, or means is hardware that performs the listed functions or is programmed to perform the listed functions. The hardware may be the hardware disclosed herein, or it may be other known hardware that is programmed or configured to perform the listed functions. If the hardware is a processor considered to be a type of circuit, the circuit, means, or unit is a combination of hardware and software, and the software is used to configure the hardware and / or processor.

1 医療用マニピュレータ(患者側装置)
2 遠隔操作装置(操作者側装置)
4 医療器具
4b 鉗子
6 内視鏡
21 操作用マニピュレータアーム(操作部)
31 制御部
60 アーム
60a、60c、60d アーム(第1アーム)
60b アーム(第2アーム)
100 外科手術システム(手術支援システム)
L1 鉗子のTCP1とピボット位置PP1との間の距離(離間距離)
L2 内視鏡のTCP2とピボット位置PP2との間の距離(離間距離)
L14、L22 第1距離
L11、L21 第2距離
PP ピボット位置
PP1 ピボット位置(鉗子用ピボット位置)
PP2 ピボット位置(内視鏡用ピボット位置)
TCP ツールセンタポイント(先端側部分)
1 Medical manipulator (patient side device)
2 Remote control device (operator side device)
4 Medical equipment 4b Forceps 6 Endoscope 21 Manipulator arm for operation (operation unit)
31 Control unit 60 arm 60a, 60c, 60d arm (first arm)
60b arm (second arm)
100 Surgical operation system (surgery support system)
Distance between TCP1 of L1 forceps and pivot position PP1 (separation distance)
Distance between TCP2 of L2 endoscope and pivot position PP2 (separation distance)
L14, L22 1st distance L11, L21 2nd distance PP pivot position PP1 pivot position (pivot position for forceps)
PP2 pivot position (pivot position for endoscope)
TCP tool center point (tip side part)

Claims (12)

先端側に医療器具が取り付けられるアームを含む患者側装置と、
前記医療器具に対する操作量を受け付ける操作部を含む操作者側装置と、
受け付けられた前記操作量をスケーリングして実際に前記医療器具を動作させる際の操作量である実操作量を演算する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記医療器具の先端側の部分である先端側部分が前記医療器具を移動させる際の支点となる位置であるピボット位置に近づくにつれて、前記操作量に対する前記先端側部分の移動量が小さくなるように前記スケーリングの倍率を小さくする、手術支援システム。
A patient-side device that includes an arm to which a medical device can be attached to the tip side,
An operator-side device including an operation unit that receives an operation amount for the medical device,
It is provided with a control unit that scales the received operation amount and calculates an actual operation amount that is an operation amount when actually operating the medical device.
The control unit moves the tip side portion with respect to the operation amount as the tip end side portion, which is the tip end side portion of the medical device, approaches the pivot position, which is a position serving as a fulcrum when moving the medical device. A surgical support system that reduces the scaling factor so that
前記制御部は、前記先端側部分が前記ピボット位置に近づくにつれて前記スケーリングの倍率が小さくなるように前記スケーリングの倍率を動的に変化させる、請求項1に記載の手術支援システム。 The surgical support system according to claim 1, wherein the control unit dynamically changes the scaling factor so that the scaling factor becomes smaller as the tip end side portion approaches the pivot position. 前記制御部は、前記先端側部分と前記ピボット位置との間の距離である離間距離が第1距離以下である場合に前記スケーリングの倍率を小さくする、請求項1または請求項2に記載の手術支援システム。 The operation according to claim 1 or 2, wherein the control unit reduces the scaling factor when the separation distance, which is the distance between the tip end side portion and the pivot position, is the first distance or less. Support system. 前記制御部は、前記離間距離が前記第1距離よりも小さい第2距離未満である場合に、前記スケーリングの倍率を一定にする、請求項3に記載の手術支援システム。 The surgical support system according to claim 3, wherein the control unit makes the scaling factor constant when the separation distance is less than the second distance, which is smaller than the first distance. 前記スケーリングの倍率は、予めユーザに選択可能に複数設けられており、
前記制御部は、前記先端側部分と前記ピボット位置との間の距離である離間距離に基づいて、各前記スケーリングの倍率の間を線形補完することにより、前記離間距離に対応するスケーリングの倍率を取得する、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の手術支援システム。
A plurality of scaling factors are provided in advance so that the user can select them.
The control unit linearly complements between the magnifications of the scaling based on the separation distance, which is the distance between the tip side portion and the pivot position, to obtain the scaling magnification corresponding to the separation distance. The surgical support system according to any one of claims 1 to 4, which is to be acquired.
前記制御部は、前記ユーザによって選択された前記スケーリングの倍率に対応する移動量を超えない範囲で前記スケーリングの倍率を動的に変化させる、請求項5に記載の手術支援システム。 The surgical support system according to claim 5, wherein the control unit dynamically changes the scaling factor within a range not exceeding the movement amount corresponding to the scaling factor selected by the user. 前記アームは、前記医療器具としての鉗子が取り付けられる第1アームと、前記医療器具としての内視鏡が取り付けられる第2アームとを含み、
前記ピボット位置は、前記第1アームに対する鉗子用のピボット位置と、前記第2アームに対する内視鏡用のピボット位置とを含み、
前記鉗子の前記先端側部分と前記鉗子用のピボット位置との間の距離に応じて変更される鉗子用のスケーリングの倍率と、前記内視鏡の前記先端側部分と前記内視鏡用のピボット位置との間の距離に応じて変更される内視鏡用のスケーリングの倍率とは互いに独立して設定される、請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の手術支援システム。
The arm includes a first arm to which forceps as the medical device are attached and a second arm to which an endoscope as the medical device is attached.
The pivot position includes a pivot position for forceps with respect to the first arm and a pivot position for an endoscope with respect to the second arm.
The scaling factor for the forceps, which varies depending on the distance between the distal end portion of the forceps and the pivot position for the forceps, and the distal end side portion of the endoscope and the pivot for the endoscope. The surgical support system according to any one of claims 1 to 6, which is set independently of the scaling factor for the endoscope, which is changed according to the distance from the position.
前記アームは、前記医療器具としての鉗子が取り付けられる複数の第1アームを含み、
前記制御部は、各前記第1アームの前記スケーリングの倍率のうちの最も小さい前記スケーリングの倍率を、各前記第1アームに共通の前記スケーリングの倍率とする、請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の手術支援システム。
The arm includes a plurality of first arms to which forceps as the medical instrument are attached.
13. The surgical support system according to any one of the items.
前記制御部は、前記先端側部分が前記ピボット位置に近づくにつれて前記スケーリングの倍率が小さくなるように前記スケーリングの倍率を段階的に変化させる、請求項1に記載の手術支援システム。 The surgical support system according to claim 1, wherein the control unit gradually changes the scaling factor so that the scaling factor becomes smaller as the tip end side portion approaches the pivot position. 前記先端側部分は、ツールセンタポイントである、請求項1から請求項9までのいずれか1項に記載の手術支援システム。 The surgical support system according to any one of claims 1 to 9, wherein the tip side portion is a tool center point. 先端側に医療器具が取り付けられるアームを含む患者側装置であって、
前記医療器具に対する操作量を受け付ける操作部により受け付けられた前記操作量をスケーリングして実際に前記医療器具を動作させる際の操作量である実操作量を演算する制御部を備え、
前記制御部は、前記医療器具の先端側の部分である先端側部分が前記医療器具を移動させる際の支点となる位置であるピボット位置に近づくにつれて、前記操作量に対する前記先端側部分の移動量が小さくなるように前記スケーリングの倍率を小さくする、患者側装置。
A patient-side device that includes an arm to which a medical device can be attached to the tip side.
It is provided with a control unit that scales the operation amount received by the operation unit that receives the operation amount for the medical device and calculates the actual operation amount that is the operation amount when actually operating the medical device.
The control unit moves the tip side portion with respect to the operation amount as the tip end side portion, which is the tip end side portion of the medical device, approaches the pivot position, which is a position serving as a fulcrum when moving the medical device. A patient-side device that reduces the scaling factor so that
先端側に医療器具が取り付けられるアームを含む患者側装置と、前記医療器具に対する操作量を受け付ける操作部を含む操作者側装置とを備える手術支援システムの前記医療器具の操作方法であって、
前記医療器具に対する前記操作量を受け付けるステップと、
受け付けられた前記操作量をスケーリングして実際に前記医療器具を動作させる際の操作量である実操作量を演算するステップとを備え、
前記実操作量を演算するステップは、前記医療器具の先端側の部分である先端側部分が前記医療器具を移動させる際の支点となるピボット位置に近づくにつれて、前記操作量に対する前記先端側部分の移動量が小さくなるように前記スケーリングの倍率を小さくして前記実操作量を演算するステップを含む、医療器具の操作方法。


A method of operating the medical device of a surgical support system including a patient-side device including an arm to which a medical device is attached to the tip side and an operator-side device including an operation unit for receiving an operation amount for the medical device.
The step of accepting the operation amount for the medical device and
It is provided with a step of scaling the received operation amount and calculating an actual operation amount which is an operation amount when actually operating the medical device.
In the step of calculating the actual operation amount, as the tip side portion, which is the tip end side portion of the medical device, approaches the pivot position which is the fulcrum when moving the medical device, the tip end side portion with respect to the operation amount A method for operating a medical device, comprising a step of calculating the actual operation amount by reducing the scaling factor so that the movement amount is small.


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