JP2023081078A - Surgery support system - Google Patents

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哲夫 一居
Tetsuo Ichii
啓文 山守
Takafumi Yamamori
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Abstract

To provide a surgery support system capable of moving a surgical instrument as an operator intends.SOLUTION: In a surgery support system 100, a control unit 130 sets an operation unit reference point MP with respect to an operation unit 120, sets a surgical instrument reference point CP with respect to a surgical instrument 4, and performs control so as to move the surgical instrument 4 so that the surgical instrument reference point CP moves as the operation unit reference point MP moves when the operation unit 120 is operated. The operation unit reference point MP is set to a position opposite a distal end G2 of a link part 21d with respect to a proximal end G1 of the link part 21d.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本開示は、手術支援システムに関する。 The present disclosure relates to surgical assistance systems.

従来、手術支援システムが開示されている。特許文献1には、マスタ制御装置に配置された操作部が受け付けた操作量に基づいて、スレーブとしての多関節ロボットアームに取り付けられている手術器具の移動を制御する技術が開示されている。特許文献1では、操作部には、操作者の指に把持されるグリップ部材が配置されている。操作者がグリップ部材を把持した状態で操作部を操作することにより、手術器具が移動される。 Conventionally, a surgery support system has been disclosed. Patent Literature 1 discloses a technique for controlling movement of a surgical instrument attached to an articulated robot arm as a slave based on an operation amount received by an operation unit arranged in a master control device. In Patent Literature 1, a grip member to be gripped by an operator's fingers is arranged in the operation portion. The surgical instrument is moved by the operator operating the operating section while gripping the grip member.

米国特許出願公開第2004/0243110号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2004/0243110

一般的に、手術支援システムは操作部が操作された際に、操作部に設定された基準点の移動に対応して手術器具に設定された基準点が移動するように、手術器具が移動される。ここで、操作部に設定された基準点を、操作部の複数の回転軸線の交点であるジンバル点に設定した場合、手術器具に設定された基準点を中心に手術器具を回転させようとしても、操作部がジンバル点を中心として回転しないことが見いだされた。すなわち、手術器具に設定された基準点を中心に手術器具を回転させる場合、ジンバル点が比較的広い範囲で移動していることが見いだされた。このため、操作者の手の移動の動作と、手術器具の移動の動作とがずれることに起因して、操作者が手術器具を意図した通りに操作できない場合があるという問題点がある。 Generally, in a surgery support system, when an operation unit is operated, the surgical instrument is moved such that a reference point set on the surgical instrument moves corresponding to the movement of the reference point set on the operation unit. be. Here, when the reference point set on the operation unit is set to the gimbal point, which is the intersection point of a plurality of rotation axes of the operation unit, even if the surgical instrument is rotated around the reference point set on the surgical instrument, , the controls do not rotate about the gimbal point. In other words, it was found that the gimbal point moved over a relatively wide range when the surgical instrument was rotated around a reference point set on the surgical instrument. Therefore, there is a problem that the operator may not be able to operate the surgical instrument as intended due to the deviation between the movement of the operator's hand and the movement of the surgical instrument.

本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであり、操作者の意図通りに手術器具を移動させることが可能な手術支援システムを提供することである。 The present disclosure has been made to solve the above-described problems, and aims to provide a surgical assistance system capable of moving a surgical instrument as intended by an operator.

本開示の第1の局面による手術支援システムは、先端に手術器具が取り付けられるロボットアームを含む手術装置と、手術器具に対する操作を受け付ける操作部を含む操作装置と、受け付けられた操作に基づいて手術器具の移動を制御する制御装置と、を備え、操作部は、第1リンク部を含み、制御装置は、操作部に対して操作部基準点を設定し、手術器具に対して手術器具基準点を設定し、操作部が操作された際に、操作部基準点の移動に対応して手術器具基準点が移動するように、手術器具を移動させるように制御し、操作部基準点は、第1リンク部の近位端に対して、第1リンク部の遠位端とは反対の位置に設定されている。 A surgical assistance system according to a first aspect of the present disclosure includes a surgical apparatus including a robot arm having a surgical instrument attached to its distal end, an operation device including an operation unit that receives an operation for the surgical instrument, and a surgical operation based on the accepted operation. a control device for controlling movement of the instrument, wherein the operation section includes a first link section, and the control device sets an operation section reference point for the operation section and a surgical instrument reference point for the surgical instrument. is set, and when the operation part is operated, the surgical instrument is controlled to move so that the surgical instrument reference point moves corresponding to the movement of the operation part reference point, and the operation part reference point is the second It is set at a position opposite to the distal end of the first link portion with respect to the proximal end of the first link portion.

本願発明者が鋭意検討した結果、上記のように、操作部基準点を、第1リンク部の近位端に対して、第1リンク部の遠位端とは反対の位置に設定することにより、操作者の意図通りに手術器具を移動させることが見いだされた。すなわち、操作部基準点が第1リンク部の近位端よりも操作者に近い位置に設定されるので、操作部基準点と、操作者が第1リンク部に配置されるグリップ部材を回したときの回転の中心と考えられる手首との間の距離が小さくなる。このため、操作者の手の移動の動作と、手術器具の移動の動作とのずれが小さくなるので、操作部基準点の移動範囲が大きくなることが抑制される。その結果、操作者の意図通りに手術器具を移動させることができる。なお、操作部基準点を第1リンク部の近位端に対してグリップ部材の遠位端とは反対の位置に設定することによって、操作部基準点の移動範囲が大きくなることが抑制されることは、後述する発明者による実験により確認済みである。 As a result of intensive studies by the inventors of the present application, as described above, by setting the operating portion reference point at a position opposite to the distal end of the first link portion with respect to the proximal end of the first link portion, , has been found to move the surgical instrument as intended by the operator. That is, since the operating part reference point is set at a position closer to the operator than the proximal end of the first link part, the operating part reference point and the operator turn the grip member arranged on the first link part. The distance between the considered center of rotation and the wrist becomes smaller. Therefore, since the difference between the operation of moving the operator's hand and the operation of moving the surgical instrument is reduced, an increase in the movement range of the operation unit reference point is suppressed. As a result, the surgical instrument can be moved as intended by the operator. By setting the operating portion reference point at a position opposite to the distal end of the grip member with respect to the proximal end of the first link portion, an increase in the movement range of the operating portion reference point is suppressed. This has already been confirmed by the inventor's experiments, which will be described later.

本開示の第2の局面による手術支援システムは、先端に手術器具が取り付けられるロボットアームを含む手術装置と、手術器具に対する操作を受け付ける操作部を含む操作装置と、受け付けられた操作に基づいて手術器具の移動を制御する制御装置と、を備え、操作部は、第1リンク部を含み、制御装置は、操作部に対して操作部基準点を設定し、手術器具に対して手術器具基準点を設定し、操作部が操作された際に、操作部基準点の移動に対応して手術器具基準点が移動するように、手術器具を移動させるように制御し、操作部の基準姿勢において、操作部基準点は、第1リンク部の近位端よりも、操作者に近い位置に設定されている。 A surgery support system according to a second aspect of the present disclosure includes a surgical apparatus including a robot arm having a surgical instrument attached to its distal end, an operating device including an operating unit that receives an operation for the surgical instrument, and a surgical operation based on the accepted operation. a control device for controlling movement of the instrument, wherein the operation section includes a first link section, and the control device sets an operation section reference point for the operation section and a surgical instrument reference point for the surgical instrument. is set, and when the operation part is operated, the surgical instrument is controlled to move so that the surgical instrument reference point moves corresponding to the movement of the operation part reference point, and in the reference posture of the operation part, The operation part reference point is set at a position closer to the operator than the proximal end of the first link part.

本開示の第2の局面による手術支援システムでは、本願発明者が鋭意検討した結果、上記のように、操作部基準点は、第1リンク部の近位端よりも、操作者に近い位置に設定されている。これにより、操作部基準点が第1リンク部の近位端よりも操作者に近い位置に設定されるので、操作部基準点と、操作者が第1リンク部に配置されるグリップ部材を回したときの回転の中心と考えられる手首との間の距離が小さくなる。このため、操作者の手の移動の動作と、手術器具の移動の動作とのずれが小さくなるので、操作部基準点の移動範囲が大きくなることが抑制される。その結果、操作者の意図通りに手術器具を移動させることが可能な手術支援システムを提供することができる。 In the surgical assistance system according to the second aspect of the present disclosure, as a result of extensive studies by the inventors of the present application, as described above, the operation unit reference point is positioned closer to the operator than the proximal end of the first link unit. is set. As a result, since the operating part reference point is set at a position closer to the operator than the proximal end of the first link part, the operating part reference point and the operator can rotate the grip member arranged on the first link part. The distance between the considered center of rotation and the wrist becomes smaller. Therefore, since the difference between the operation of moving the operator's hand and the operation of moving the surgical instrument is reduced, an increase in the movement range of the operation unit reference point is suppressed. As a result, it is possible to provide a surgery support system that can move the surgical instrument as intended by the operator.

本開示の第3の局面による手術支援システムは、先端に手術器具が取り付けられるロボットアームを含む手術装置と、手術器具に対する操作を受け付ける操作部を含む操作装置と、受け付けられた操作に基づいて手術器具の移動を制御する制御装置と、を備え、操作部は、第1リンク部を含み、制御装置は、操作部に対して操作部基準点を設定し、手術器具に対して手術器具基準点を設定し、操作部が操作された際に、操作部基準点の移動に対応して手術器具基準点が移動するように、手術器具を移動させるように制御し、操作部基準点は、第1リンク部の近位端に対して、操作部の複数の回転軸線の交点であるジンバル点とは反対の位置に設定されている。 A surgical assistance system according to a third aspect of the present disclosure includes a surgical apparatus including a robot arm having a surgical instrument attached to its distal end, an operating device including an operating unit that receives an operation for the surgical instrument, and a surgical operation based on the accepted operation. a control device for controlling movement of the instrument, wherein the operation section includes a first link section, and the control device sets an operation section reference point for the operation section and a surgical instrument reference point for the surgical instrument. is set, and when the operation part is operated, the surgical instrument is controlled to move so that the surgical instrument reference point moves corresponding to the movement of the operation part reference point, and the operation part reference point is the second It is set at a position opposite to the gimbal point, which is the intersection of a plurality of rotation axes of the operating section, with respect to the proximal end of the 1-link section.

本開示の第3の局面による手術支援システムでは、本願発明者が鋭意検討した結果、上記のように、操作部基準点は、第1リンク部の近位端よりも、操作部の複数の回転軸線の交点であるジンバル点とは反対の位置に設定されている。これにより、操作部基準点が第1リンク部の近位端よりも操作者に近い位置に設定されるので、操作部基準点と、操作者が第1リンク部に配置されるグリップ部材を回したときの回転の中心と考えられる手首との間の距離が小さくなる。このため、操作者の手の移動の動作と、手術器具の移動の動作とのずれが小さくなるので、操作部基準点の移動範囲が大きくなることが抑制される。その結果、操作者の意図通りに手術器具を移動させることが可能な手術支援システムを提供することができる。 In the surgery support system according to the third aspect of the present disclosure, as a result of intensive studies by the inventors of the present application, as described above, the operation unit reference point is more than the proximal end of the first link unit. It is set at a position opposite to the gimbal point, which is the intersection of the axes. As a result, since the operating part reference point is set at a position closer to the operator than the proximal end of the first link part, the operating part reference point and the operator can rotate the grip member arranged on the first link part. The distance between the considered center of rotation and the wrist becomes smaller. Therefore, since the difference between the operation of moving the operator's hand and the operation of moving the surgical instrument is reduced, an increase in the movement range of the operation unit reference point is suppressed. As a result, it is possible to provide a surgery support system that can move the surgical instrument as intended by the operator.

本開示によれば、操作者の意図通りに手術器具を移動させることができる。 According to the present disclosure, the surgical instrument can be moved as intended by the operator.

一実施形態による手術支援システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the surgery assistance system by one Embodiment. 一実施形態によるロボットアームの構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a robot arm according to one embodiment; 鉗子を示す図である。FIG. 10 shows a forceps; 一実施形態によるアーム操作部の構成を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of an arm operation section according to one embodiment; ロボットアームの並進移動を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining translational movement of a robot arm; ロボットアームの回転移動を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the rotational movement of the robot arm; 一実施形態による操作部を示す図である。FIG. 4 illustrates an operating unit according to one embodiment; 一実施形態による右手用操作部の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a right-hand operation section according to one embodiment; 一実施形態による左手用操作部の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a left-hand operation section according to one embodiment; 一実施形態によるフットペダルの構成を示す図である。FIG. 3 illustrates a configuration of a foot pedal according to one embodiment; 一実施形態による手術支援システムの制御ブロック図である。1 is a control block diagram of a surgery support system according to one embodiment; FIG. 一実施形態によるロボットアームの制御ブロック図である。FIG. 4 is a control block diagram of a robotic arm according to one embodiment; 一実施形態による遠隔操作装置の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the remote control by one embodiment. 操作部が操作を受け付けた場合の動作を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining an operation when an operation unit receives an operation; オフセット変換が最後に行われる順運動学計算を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining forward kinematics calculation in which offset transformation is performed last; A7軸変換の前にオフセット変換が行われる順運動学計算を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining forward kinematics calculations in which offset transformation is performed before A7 axis transformation; 操作部基準点を受け付けるタッチパネルを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a touch panel that receives an operation unit reference point; 手術器具を回転させた場合の操作部基準点の移動範囲についての実験結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing experimental results regarding the movement range of the operating section reference point when the surgical instrument is rotated;

(手術支援システムの構成)
本実施形態による手術支援システム100の構成について説明する。手術支援システム100は、手術支援ロボット1と、遠隔操作装置2とを備えている。手術支援ロボット1および遠隔操作装置2は、それぞれ、手術装置および操作装置の一例である。
(Configuration of surgery support system)
The configuration of the surgery support system 100 according to this embodiment will be described. A surgical assistance system 100 includes a surgical assistance robot 1 and a remote control device 2 . The surgery support robot 1 and the remote control device 2 are examples of a surgical device and an operating device, respectively.

なお、本願明細書において、手術器具4のシャフト4cの長手方向をZ方向とする。手術器具4の先端側をZ1側とし、手術器具4の基端側をZ2側とする。Z方向に直交する方向をX方向とする。X方向の一方側をX1側とし、他方側をX2側とする。Z方向およびX方向に直交する方向をY方向とする。Y方向の一方側をY1側とし、他方側をY2側とする。 In the specification of the present application, the longitudinal direction of the shaft 4c of the surgical instrument 4 is defined as the Z direction. The distal end side of the surgical instrument 4 is the Z1 side, and the proximal end side of the surgical instrument 4 is the Z2 side. The direction orthogonal to the Z direction is defined as the X direction. One side in the X direction is the X1 side, and the other side is the X2 side. A direction perpendicular to the Z direction and the X direction is defined as the Y direction. One side in the Y direction is the Y1 side, and the other side is the Y2 side.

また、本願明細書において、鉛直方向に沿った方向をZa方向とする。Za方向の一方側をZa1側とし、他方側とZa2側とする。Z方向に直交する方向をXa方向とする。Xa方向の一方側をXa1側とし、他方側をXa2側とする。Za方向およびXa方向に直交する方向をYa方向とする。Ya方向の一方側をYa1側とし、他方側をYa2側とする。Xa方向とYa方向とは、水平面に沿った方向である。 Also, in the specification of the present application, the direction along the vertical direction is defined as the Za direction. One side in the Za direction is the Za1 side, and the other side is the Za2 side. The direction perpendicular to the Z direction is defined as the Xa direction. One side in the Xa direction is the Xa1 side, and the other side is the Xa2 side. A direction perpendicular to the Za direction and the Xa direction is defined as the Ya direction. One side in the Ya direction is the Ya1 side, and the other side is the Ya2 side. The Xa direction and the Ya direction are directions along the horizontal plane.

図1に示すように、手術支援ロボット1は、手術室内に配置されている。遠隔操作装置2は、手術支援ロボット1から離間した位置に配置されている。医師などの操作者は、手術支援ロボット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、入力された指令を手術支援ロボット1に送信する。手術支援ロボット1は、受信した指令に基づいて動作する。手術支援ロボット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。 As shown in FIG. 1, a surgical assistance robot 1 is placed in an operating room. The remote control device 2 is arranged at a position spaced apart from the surgical assistance robot 1 . An operator such as a doctor inputs a command to the remote control device 2 to cause the surgical assistance robot 1 to perform a desired action. The remote control device 2 transmits the inputted command to the surgical assistance robot 1 . The surgical assistance robot 1 operates based on the received instructions. The surgical assistance robot 1 is placed in the operating room, which is a sterile sterile field.

(手術支援ロボットの構成)
図1に示すように、手術支援ロボット1は、医療用台車3と、ポジショナ40と、アームベース50と、複数のロボットアーム60と、アーム操作部80と、を備えている。
(Surgery support robot configuration)
As shown in FIG. 1 , the surgical assistance robot 1 includes a medical cart 3 , a positioner 40 , an arm base 50 , a plurality of robot arms 60 and an arm manipulator 80 .

医療用台車3は、ポジショナ40を移動させる。医療用台車3は、入力装置33を含む。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、複数のロボットアーム60の移動や姿勢の変更の操作を受け付ける。医療用台車3は、操作者による操舵を受け付ける操作ハンドル34を含む。 The medical cart 3 moves the positioner 40 . The medical cart 3 includes an input device 33 . The input device 33 receives operations for moving and changing postures of the positioner 40, the arm base 50, and the plurality of robot arms 60, mainly for preparing for surgery before surgery. The medical cart 3 includes an operation handle 34 that receives steering by an operator.

ポジショナ40は、たとえば、7軸多関節ロボットからなる。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の位置を調整する。ポジショナ40は、アームベース50の位置を3次元的に移動させる。 The positioner 40 is, for example, a 7-axis articulated robot. The positioner 40 is arranged on the medical cart 3 . A positioner 40 adjusts the position of the arm base 50 . The positioner 40 three-dimensionally moves the position of the arm base 50 .

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。 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 by joint portions 43 .

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。複数のロボットアーム60の各々の基端が、アームベース50に取り付けられている。複数のロボットアーム60は、折り畳まれた収納姿勢をとることが可能である。アームベース50と、複数のロボットアーム60とは、滅菌ドレープにより覆われて使用される。また、ロボットアーム60は、手術器具4を支持する。 Arm base 50 is attached to the tip of positioner 40 . A base end of each of the plurality of robot arms 60 is attached to the arm base 50 . The plurality of robot arms 60 can take a folded storage posture. The arm base 50 and the plurality of robot arms 60 are covered with a sterile drape for use. The robot arm 60 also supports the surgical instrument 4 .

ロボットアーム60は、複数配置されている。具体的には、4つのロボットアーム60a、60b、60cおよび60dが配置されている。ロボットアーム60a、60b、60cおよび60dは、互いに同様の構成を有する。 A plurality of robot arms 60 are arranged. Specifically, four robot arms 60a, 60b, 60c and 60d are arranged. Robot arms 60a, 60b, 60c and 60d have similar configurations to each other.

図2に示すように、ロボットアーム60は、アーム部61と、第1リンク部72と、第2リンク部73と、並進移動機構部70とを含む。ロボットアーム60は、回転軸線としてのJT1、JT2、JT3、JT4、JT5、JT6およびJT7軸線と、直動軸線としてのJ8軸線とを有する。JT1、JT2、JT3、JT4、JT5、JT6およびJT7軸線は、アーム部61の関節部64の回転軸線である。また、JT7軸線は、第1リンク部72の回転軸線である。JT8軸線は、並進移動機構部70が、第2リンク部73を第1リンク部72に対してZ方向に沿って相対的に移動させる直動軸線である。 As shown in FIG. 2 , the robot arm 60 includes an arm portion 61 , a first link portion 72 , a second link portion 73 and a translation mechanism portion 70 . The robot arm 60 has JT1, JT2, JT3, JT4, JT5, JT6 and JT7 axes as rotation axes and J8 axis as a translational axis. The JT1, JT2, JT3, JT4, JT5, JT6 and JT7 axes are the rotation axes of the joint 64 of the arm 61 . Also, the JT7 axis is the rotation axis of the first link portion 72 . The JT8 axis is a linear movement axis along which the translation mechanism 70 moves the second link 73 relative to the first link 72 along the Z direction.

アーム部61は、7軸多関節ロボットアームからなる。第1リンク部72は、アーム部61の先端に配置されている。第2リンク部73には、アーム操作部80が取り付けられる。並進移動機構部70は、第1リンク部72と第2リンク部73との間に配置されている。第2リンク部73には、手術器具4を保持するホルダ71が配置されている。 The arm section 61 is composed of a 7-axis articulated robot arm. The first link portion 72 is arranged at the tip of the arm portion 61 . An arm operating portion 80 is attached to the second link portion 73 . The translation mechanism section 70 is arranged between the first link section 72 and the second link section 73 . A holder 71 that holds the surgical instrument 4 is arranged on the second link portion 73 .

複数のロボットアーム60の各々の先端には、手術器具4が取り付けられている。手術器具4は、たとえば、取り換え可能なインストゥルメント、手術部位の画像を取り込むための内視鏡6などを含む。インストゥルメントとしての手術器具4は、被駆動ユニット4aと、鉗子4bと、被駆動ユニット4aと鉗子4bとを接続するシャフト4cとを含む。被駆動ユニット4aと、シャフト4cと、鉗子4bとは、Z方向に沿って配置されている。 A surgical instrument 4 is attached to the tip of each of the plurality of robot arms 60 . Surgical instruments 4 include, for example, replaceable instruments, an endoscope 6 for capturing images of the surgical site, and the like. A surgical instrument 4 as an instrument includes a driven unit 4a, forceps 4b, and a shaft 4c connecting the driven unit 4a and the forceps 4b. The driven unit 4a, the shaft 4c, and the forceps 4b are arranged along the Z direction.

図1に示すように、複数のロボットアーム60のうちの一つの、たとえば、ロボットアーム60cの先端には内視鏡6が取り付けられ、残りの、たとえば、ロボットアーム60a、60bおよび60dの先端には、内視鏡6以外の手術器具4が取り付けられる。内視鏡6は、互いに隣り合うように配置されている4つのロボットアーム60のうちの、中央に配置される2つのロボットアーム60bおよび60cのうちのいずれかに取り付けられる。 As shown in FIG. 1, the endoscope 6 is attached to the tip of one of the robot arms 60, for example, the robot arm 60c, and the tips of the remaining robot arms 60a, 60b, and 60d, for example. , a surgical instrument 4 other than the endoscope 6 is attached. The endoscope 6 is attached to one of the two centrally arranged robot arms 60b and 60c of the four robot arms 60 arranged adjacent to each other.

(インストゥルメントの構成)
図3に示すように、インストゥルメントの先端には、たとえば、鉗子4bが設けられている。インストゥルメントの先端には、鉗子4b以外に、関節を有する器具として、ハサミ、グラスパー、ニードルホルダ、マイクロジセクター、ステーブルアプライヤー、タッカー、吸引洗浄ツール、スネアワイヤ、および、クリップアプライヤーなどが配置される。インストゥルメントの先端には、関節を有しない器具として、切断刃、焼灼プローブ、洗浄器、カテーテル、および、吸引オリフィスなどが配置される。
(instrument configuration)
As shown in FIG. 3, for example, forceps 4b are provided at the tip of the instrument. At the tip of the instrument, in addition to the forceps 4b, instruments having joints such as scissors, graspers, needle holders, microdisectors, stable appliers, tuckers, suction cleaning tools, snare wires, clip appliers, etc. placed. Arranged at the tip of the instrument are non-articulated instruments such as cutting blades, cautery probes, irrigators, catheters, and aspiration orifices.

鉗子4bは、ジョー部材104aおよび104bの基端側を先端側でJT11軸線周りに回転可能に支持する第1支持体4eと、第1支持体4eの基端側を先端側でJT10軸線周りに回転可能に支持する第2支持体4fとを含む。シャフト4cは、JT9軸線周りに回動する。ジョー部材104aおよびジョー部材104bは、JT12軸線周りに開閉する。第1支持体4eの先端側であるZ1方向側の部分は、U字形状を有している。 The forceps 4b includes a first support 4e that supports the proximal sides of the jaw members 104a and 104b rotatably about the JT11 axis on the distal side, and a first support 4e that supports the proximal sides of the first support 4e on the distal side about the JT10 axis. and a second support 4f that rotatably supports. The shaft 4c rotates around the JT9 axis. Jaw members 104a and 104b open and close about the JT12 axis. A portion on the Z1 direction side, which is the tip side of the first support 4e, has a U shape.

図2に示すように、アーム操作部80は、ロボットアーム60に取り付けられている。具体的には、アーム操作部80は、第2リンク部73に取り付けられている。 As shown in FIG. 2, the arm operating section 80 is attached to the robot arm 60. As shown in FIG. Specifically, the arm operating section 80 is attached to the second link section 73 .

図4に示すように、アーム操作部80は、イネーブルスイッチ81と、ジョイスティック82と、リニアスイッチ83と、モード切替ボタン84と、モードインジケータ84aと、ピボットボタン85と、アジャストメントボタン86と、を含む。 As shown in FIG. 4, the arm operating section 80 includes an enable switch 81, a joystick 82, a linear switch 83, a mode switching button 84, a mode indicator 84a, a pivot button 85, and an adjustment button 86. include.

イネーブルスイッチ81は、ジョイスティック82およびリニアスイッチ83によるロボットアーム60の移動を許可または不許可とするスイッチである。ジョイスティック82は、ロボットアーム60による手術器具4の移動を操作するための操作具である。リニアスイッチ83は、手術器具4の長手方向に沿った方向に手術器具4を移動させるためのスイッチである。モード切替ボタン84は、手術器具4を図5に示す並進移動させるモードと図6に示す回転移動させるモードとを切り替えるためのボタンである。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。ピボットボタン85は、ロボットアーム60に取り付けられた手術器具4の移動の支点となるピボット位置PPを教示するためのボタンである。アジャストメントボタン86は、ロボットアーム60の位置を最適化するためのボタンである。 The enable switch 81 is a switch for permitting or not permitting movement of the robot arm 60 by the joystick 82 and the linear switch 83 . The joystick 82 is an operating tool for operating the movement of the surgical instrument 4 by the robot arm 60 . The linear switch 83 is a switch for moving the surgical instrument 4 along the longitudinal direction of the surgical instrument 4 . The mode switching button 84 is a button for switching between the translational movement mode shown in FIG. 5 and the rotational movement mode shown in FIG. A mode indicator 84a displays the switched mode. The pivot button 85 is a button for teaching the pivot position PP, which is the fulcrum of movement of the surgical instrument 4 attached to the robot arm 60 . Adjustment button 86 is a button for optimizing the position of robot arm 60 .

(遠隔操作装置)
図1に示すように、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、本体部2aと、操作部120と、フットペダル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、足検知部27と、を含む。
(remote control device)
As shown in FIG. 1, the remote control device 2 is arranged inside or outside the operating room, for example. The remote control device 2 includes a body portion 2a, an operation portion 120, a foot pedal 22, a touch panel 23, a monitor 24, a support arm 25, a support bar 26, and a foot detection portion 27.

図1に示すように、操作部120は、本体部2aに支持されている。図7に示すように、操作部120は、手術器具4に対する操作量を受け付ける。操作部120は、医師などの操作者から見て、左側に配置され、操作者の左手により操作される左手用操作部120Lと、右側に配置され、操作者の右手により操作される右手用操作部120Rと、を含む。左手用操作部120Lの構成と、右手用操作部120Rの構成とは、同様である。 As shown in FIG. 1, the operation section 120 is supported by the body section 2a. As shown in FIG. 7 , the operation section 120 receives an operation amount for the surgical instrument 4 . The operation unit 120 includes a left-hand operation unit 120L arranged on the left side and operated by the operator's left hand, and a right-hand operation unit 120L arranged on the right side and operated by the operator's right hand. and a portion 120R. The configuration of the left-hand operation section 120L and the configuration of the right-hand operation section 120R are the same.

操作部120は、略L字状のアーム121と、操作ハンドル21とを含む。アーム121は、リンク部121aと、リンク部121bと、リンク部121cとを有する。リンク部121aの上端側は、鉛直方向に沿ったA1軸線回りに回動可能に本体部2aに取り付けられている。リンク部121bの上端側は、水平方向に沿ったA2軸線回りに回動可能にリンク部121aの下端側に取り付けられている。リンク部121cの一方端側は、水平方向に沿ったA3軸線回りに回動可能にリンク部121bの下端側に取り付けられている。リンク部121cの他方端側には、A4軸線回りに回動可能に操作ハンドル21が取り付けられている。各リンク部は、関節部122により接続されている。 Operation unit 120 includes a substantially L-shaped arm 121 and an operation handle 21 . The arm 121 has a link portion 121a, a link portion 121b, and a link portion 121c. The upper end side of the link portion 121a is attached to the main body portion 2a so as to be rotatable around the A1 axis along the vertical direction. The upper end side of the link portion 121b is attached to the lower end side of the link portion 121a so as to be rotatable around the A2 axis along the horizontal direction. One end side of the link portion 121c is attached to the lower end side of the link portion 121b so as to be rotatable around the A3 axis along the horizontal direction. An operating handle 21 is attached to the other end of the link portion 121c so as to be rotatable about the A4 axis. Each link portion is connected by a joint portion 122 .

アーム121は、操作ハンドル21を支持する。アーム121は、操作ハンドル21を所定の3次元操作範囲内で移動可能に支持する。具体的には、アーム121は、上下方向、左右方向および前後方向に、操作ハンドル21を移動可能に支持する。アーム121の3次元的な操作に対応するように、ロボットアーム60が3次元的に移動される。 Arm 121 supports operation handle 21 . Arm 121 supports operation handle 21 so as to be movable within a predetermined three-dimensional operation range. Specifically, the arm 121 supports the operating handle 21 so as to be movable in the vertical direction, the horizontal direction, and the front-rear direction. The robot arm 60 is moved three-dimensionally so as to correspond to the three-dimensional manipulation of the arm 121 .

操作ハンドル21は、図8に示す操作者の右手によって操作される操作ハンドル21Rと、図9に示す操作者の左手によって操作される操作ハンドル21Lとを含む。図8は右手用操作部120Rの基準姿勢を表し、図9は左手用操作部120Lの基準姿勢を表している。操作ハンドル21Rの構成と、操作ハンドル21Lの構成とは同様である。操作ハンドル21は、リンク部21a、リンク部21b、リンク部21c、医師などの操作者が操作するリンク部21dと、を含む。リンク部21aは、A4軸線周りに回動する。リンク部21bは、リンク部21aに対して、A5軸線周りに回動可能に取り付けられている。リンク部21cは、リンク部21bに対して、A6軸線周りに回動可能に取り付けられている。リンク部21dは、リンク部21cに対して、A7軸線周りに回動可能に取り付けられている。各リンク部は、関節部122により接続されている。リンク部21a、リンク部21bおよびリンク部21cは、各々、L字形状を有する。リンク部21a、リンク部21b、リンク部21cおよびリンク部21dは、それぞれ、第4リンク部、第3リンク部、第2リンク部および第1リンク部の一例である。A4軸線、A5軸線、A6軸線およびA7軸線は、それぞれ、第4軸線、第3軸線、第2軸線および第1軸線の一例である。 The operating handle 21 includes an operating handle 21R operated by the operator's right hand shown in FIG. 8 and an operating handle 21L operated by the operator's left hand shown in FIG. 8 shows the reference posture of the right-hand operation section 120R, and FIG. 9 shows the reference posture of the left-hand operation section 120L. The configuration of the operating handle 21R and the configuration of the operating handle 21L are the same. The operating handle 21 includes a link portion 21a, a link portion 21b, a link portion 21c, and a link portion 21d operated by an operator such as a doctor. The link portion 21a rotates around the A4 axis. The link portion 21b is attached to the link portion 21a so as to be rotatable about the A5 axis. The link portion 21c is attached to the link portion 21b so as to be rotatable about the A6 axis. The link portion 21d is attached to the link portion 21c so as to be rotatable about the A7 axis. Each link portion is connected by a joint portion 122 . Link portion 21a, link portion 21b and link portion 21c each have an L shape. The link portion 21a, the link portion 21b, the link portion 21c, and the link portion 21d are examples of the fourth link portion, the third link portion, the second link portion, and the first link portion, respectively. The A4 axis, A5 axis, A6 axis and A7 axis are examples of the fourth axis, the third axis, the second axis and the first axis, respectively.

操作ハンドル21は、操作者によって開閉される一対のグリップ部材21fを含む。グリップ部材21fは、細長いプレート状のレバー部材からなり、一対のグリップ部材21fは、それぞれの近位端がリンク部21dの近位端G1に回転可能に接続されている。グリップ部材21fには、円筒状の指挿入部21eが配置されている。操作者は、一対の指挿入部21eに右手の指を挿入して操作ハンドル21Rを操作する。操作者は、一対の指挿入部21eに左手の指を挿入して操作ハンドル21Lを操作する。一対のグリップ部材21fは、それぞれの基端がリンク部21dに接続されており、一対のグリップ部材21f間の角度を大きくしたり小さくしたりすることにより、ジョー部材104aとジョー部材104bとの開き角度が変更される。グリップ部材21fの一方に磁石が配置され、リンク部21dにホールセンサが配置されている。操作者がグリップ部材21fを開閉すると、図11に示すように、磁石とホールセンサとが角度検知センサ21gとして機能し、ホールセンサは開き角度を出力する。なお、角度検知センサ21gとして、グリップ部材21fにホールセンサを、リンク部21dに磁石を配置しても良い。また、グリップ部材21fの両方に、角度検知センサ21gとして磁石またはホールセンサを配置しても良い。 The operating handle 21 includes a pair of grip members 21f that are opened and closed by the operator. The grip member 21f consists of an elongated plate-shaped lever member, and the pair of grip members 21f has their respective proximal ends rotatably connected to the proximal end G1 of the link portion 21d. A cylindrical finger insertion portion 21e is arranged on the grip member 21f. The operator operates the operation handle 21R by inserting the fingers of the right hand into the pair of finger insertion portions 21e. The operator operates the operation handle 21L by inserting the fingers of the left hand into the pair of finger insertion portions 21e. The base ends of the pair of grip members 21f are connected to the link portion 21d. By increasing or decreasing the angle between the pair of grip members 21f, the opening between the jaw members 104a and 104b can be increased. angle is changed. A magnet is arranged on one side of the grip member 21f, and a hall sensor is arranged on the link portion 21d. When the operator opens and closes the grip member 21f, as shown in FIG. 11, the magnet and Hall sensor function as an angle detection sensor 21g, and the Hall sensor outputs the opening angle. As the angle detection sensor 21g, a Hall sensor may be arranged on the grip member 21f and a magnet may be arranged on the link portion 21d. Also, a magnet or a Hall sensor may be arranged as the angle detection sensor 21g on both grip members 21f.

操作部120の複数の回転軸線の交点は、ジンバル点GPと呼ばれる。具体的には、ジンバル点GPは、A4軸線と、A5軸線と、A6軸線と、A7軸線とが交差する点である。ジンバル点GPは、一対のグリップ部材21fが取り付けられるリンク部21dに位置している。ジンバル点GPは、左手用操作部120Lと右手用操作部120Rとの各々に個別に存在する。 A point of intersection of a plurality of rotation axes of the operation unit 120 is called a gimbal point GP. Specifically, the gimbal point GP is the point where the A4 axis, the A5 axis, the A6 axis, and the A7 axis intersect. The gimbal point GP is positioned at the link portion 21d to which the pair of grip members 21f are attached. The gimbal point GP exists separately for each of the left-hand operation section 120L and the right-hand operation section 120R.

基準姿勢において、操作部120のA4軸線とA6軸線とは、Za方向に沿っている。A5軸線は、Ya方向に沿っている。A7軸線は、Xa方向に沿っている。図8に示すように、基準姿勢において、操作ハンドル21Rのリンク部21aおよびリンク部21bは、Ya-Za平面に沿うように、かつ、A7軸に対してYa1側に配置されている。基準姿勢において、リンク部21cは、Xa-Za平面に沿うように配置されている。基準姿勢において、リンク部21dは、A7軸線に沿うように配置されている。 In the reference posture, the A4 axis and the A6 axis of the operation unit 120 are along the Za direction. The A5 axis runs along the Ya direction. The A7 axis runs along the Xa direction. As shown in FIG. 8, in the reference posture, the link portions 21a and 21b of the operating handle 21R are arranged along the Ya-Za plane and on the Ya1 side with respect to the A7 axis. In the reference posture, the link portion 21c is arranged along the Xa-Za plane. In the reference posture, the link portion 21d is arranged along the A7 axis.

図9に示すように、基準姿勢において、操作ハンドル21Lのリンク部21aおよびリンク部21bは、Ya-Za平面に沿うように、かつ、A7軸に対してYa2側に配置されている。基準姿勢において、リンク部21cは、Xa-Za平面に沿うように配置されている。基準姿勢において、リンク部21dは、A7軸線に沿うように配置されている。 As shown in FIG. 9, in the reference posture, the link portion 21a and the link portion 21b of the operating handle 21L are arranged along the Ya-Za plane and on the Ya2 side with respect to the A7 axis. In the reference posture, the link portion 21c is arranged along the Xa-Za plane. In the reference posture, the link portion 21d is arranged along the A7 axis.

図10に示すように、フットペダル22は、手術器具4に関する機能を実行するように複数設けられている。また、複数のフットペダル22は、基台部28に配置されている。フットペダル22は、切替ペダル22aと、クラッチペダル22bと、カメラペダル22cと、切開ペダル22dと、凝固ペダル22eとを含んでいる。切替ペダル22aと、クラッチペダル22bと、カメラペダル22cと、切開ペダル22dと、凝固ペダル22eとは、操作者の足により操作される。また、切開ペダル22dは、右側のロボットアーム60用の切開ペダル22dRと、左側のロボットアーム60用の切開ペダル22dLとを含む。また、凝固ペダル22eは、右側のロボットアーム60用の凝固ペダル22eRと、左側のロボットアーム60用の凝固ペダル22eLとを含む。 As shown in FIG. 10, a plurality of foot pedals 22 are provided to perform functions related to the surgical instrument 4 . Also, the plurality of foot pedals 22 are arranged on the base portion 28 . The foot pedal 22 includes a switching pedal 22a, a clutch pedal 22b, a camera pedal 22c, an incision pedal 22d, and a coagulation pedal 22e. The switching pedal 22a, the clutch pedal 22b, the camera pedal 22c, the incision pedal 22d, and the coagulation pedal 22e are operated by the operator's foot. The incision pedals 22 d also include an incision pedal 22 dR for the right robot arm 60 and an incision pedal 22 dL for the left robot arm 60 . The coagulation pedals 22 e also include a coagulation pedal 22 e R for the right robot arm 60 and a coagulation pedal 22 e L for the left robot arm 60 .

切替ペダル22aは、操作ハンドル21で動作させるロボットアーム60を切り替える。クラッチペダル22bは、ロボットアーム60と操作ハンドル21との操作接続を一時切断するクラッチ操作を実行する。クラッチペダル22bが操作者によって踏み込まれている間、操作ハンドル21による操作が、ロボットアーム60に伝達されなくなる。また、カメラペダル22cが操作者によって踏み込まれている間、操作ハンドル21によって、内視鏡6が取り付けられたロボットアーム60を操作することが可能になる。切開ペダル22dまたは凝固ペダル22eが操作者によって踏み込まれている間、電気手術装置が起動する。 The switching pedal 22a switches the robot arm 60 operated by the operation handle 21. FIG. The clutch pedal 22b performs a clutch operation for temporarily disconnecting the operational connection between the robot arm 60 and the operating handle 21 . While the operator is stepping on the clutch pedal 22b, the operation of the operating handle 21 is not transmitted to the robot arm 60.例文帳に追加Also, while the operator is stepping on the camera pedal 22c, the operating handle 21 allows the robot arm 60 to which the endoscope 6 is attached to be operated. While the dissection pedal 22d or coagulation pedal 22e is depressed by the operator, the electrosurgical device is activated.

足検知部27は、フットペダル22を操作する操作者の足を検知する。足検知部27は、フットペダル22の上方に位置するホバー状態の足を検知する。足検知部27は、基台部28に配置されている。 The foot detection unit 27 detects the foot of the operator operating the foot pedal 22 . The foot detection unit 27 detects a hovering foot positioned above the foot pedal 22 . The foot detection section 27 is arranged on the base section 28 .

図1に示すように、モニタ24は、内視鏡6によって取り込まれた画像を表示するためのスコープ型表示装置である。支持アーム25は、モニタ24の高さを医師などの操作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近傍に設けられたセンサにより操作者の頭部を検知することにより、遠隔操作装置2による手術支援ロボット1の操作が可能になる。操作者は、モニタ24により患部を視認しながら、操作部120およびフットペダル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、手術支援ロボット1に送信される。タッチパネル23は、受付部の一例である。 As shown in FIG. 1, monitor 24 is a scope-type display for displaying images captured by endoscope 6 . The support arm 25 supports the monitor 24 so that the height of the monitor 24 matches the height of the face of an operator such as a doctor. The touch panel 23 is arranged on the support bar 26 . By detecting the operator's head with a sensor provided in the vicinity of the monitor 24, the operation of the surgery support robot 1 by the remote control device 2 becomes possible. The operator operates the operation unit 120 and the foot pedal 22 while viewing the affected area on the monitor 24 . Accordingly, a command is input to the remote control device 2 . A command input to the remote control device 2 is transmitted to the surgical assistance robot 1 . The touch panel 23 is an example of a reception unit.

(制御系の構成)
図11に示すように、手術支援システム100は、制御装置130と、アーム制御部31aと、ポジショナ制御部31bと、操作制御部110とを備えている。
(Control system configuration)
As shown in FIG. 11, the surgery support system 100 includes a control device 130, an arm control section 31a, a positioner control section 31b, and an operation control section 110. As shown in FIG.

制御装置130は、医療用台車3の内部において、アーム制御部31a、ポジショナ制御部31b、および、操作制御部110の各々と通信する。制御装置130は、アーム制御部31a、ポジショナ制御部31b、および、操作制御部110の各々を制御する。制御装置130と、アーム制御部31a、ポジショナ制御部31b、および、操作制御部110とは、LANなどによって接続されている。なお、図11では、制御装置130が医療用台車3とは別個に記載されているが、図11は制御ブロックを説明するための図であり、実際には、図1に示すように、制御装置130は、医療用台車3の内部に配置されている。 The control device 130 communicates with each of the arm control section 31 a , the positioner control section 31 b , and the operation control section 110 inside the medical cart 3 . The control device 130 controls each of the arm control section 31 a, the positioner control section 31 b, and the operation control section 110 . The control device 130, the arm control section 31a, the positioner control section 31b, and the operation control section 110 are connected by a LAN or the like. In FIG. 11, the control device 130 is shown separately from the medical carriage 3, but FIG. 11 is a diagram for explaining the control blocks. The device 130 is arranged inside the medical cart 3 .

アーム制御部31aは、複数のロボットアーム60ごとに配置されている。なお、図11では、アーム制御部31aがロボットアーム60の内部に配置されるように記載されているが、図11は制御ブロックを説明するための図であり、実際には、図1に示すように、アーム制御部31aは、医療用台車3の内部に配置されている。すなわち、医療用台車3の内部には、複数のロボットアーム60の数の分、アーム制御部31aが配置されている。 The arm controller 31 a is arranged for each of the plurality of robot arms 60 . 11 shows that the arm control unit 31a is arranged inside the robot arm 60, FIG. 11 is a diagram for explaining the control block, and is actually shown in FIG. Thus, the arm controller 31a is arranged inside the medical cart 3 . In other words, the arm control units 31a are arranged in the medical carriage 3 for the number of the plurality of robot arms 60 .

図12に示すように、アーム部61には、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。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。 As shown in FIG. 12, the arm portion 61 is provided with a plurality of servomotors M1, an encoder E1, and a reduction gear so as to correspond to the plurality of joint portions 64. As shown in FIG. The encoder E1 detects the rotation angle of the servomotor M1. The speed reducer slows down the rotation of the servomotor M1 to increase the torque.

ロボットアーム60には、サーボモータM1を制御するためのサーボ制御部C1が配置されている。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 robot arm 60 is provided with a servo controller C1 for controlling the servo motor M1. An encoder E1 for detecting the rotation angle of the servomotor M1 is electrically connected to the servo control unit C1.

図12に示すように、第2リンク部73には、手術器具4の被駆動ユニット4aに配置された被駆動部材を回転させるためのサーボモータM2と、エンコーダE2と、減速機とが配置されている。エンコーダE2は、サーボモータM2の回転角を検出する。減速機は、サーボモータM2の回転を減速させてトルクを増大させる。また、ロボットアーム60には、手術器具4を駆動するサーボモータM2を制御するためのサーボ制御部C2が配置されている。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。なお、サーボモータM2、エンコーダE2およびサーボ制御部C2は、各々複数配置されている。 As shown in FIG. 12, the second link portion 73 is provided with a servomotor M2 for rotating a driven member arranged in the driven unit 4a of the surgical instrument 4, an encoder E2, and a speed reducer. ing. The encoder E2 detects the rotation angle of the servomotor M2. The speed reducer slows down the rotation of the servomotor M2 to increase the torque. Also, the robot arm 60 is provided with a servo control section C2 for controlling the servo motor M2 that drives the surgical instrument 4 . An encoder E2 for detecting the rotation angle of the servo motor M2 is electrically connected to the servo control unit C2. A plurality of servo motors M2, encoders E2, and servo controllers C2 are arranged.

図12に示すように、並進移動機構部70には、手術器具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E3と、減速機とが設けられている。エンコーダE3は、サーボモータM3の回転角を検出する。減速機は、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。また、ロボットアーム60には、手術器具4を並進移動するサーボモータM3を制御するためのサーボ制御部C3が配置されている。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。 As shown in FIG. 12, the translational movement mechanism section 70 is provided with a servomotor M3 for translationally moving the surgical instrument 4, an encoder E3, and a speed reducer. The encoder E3 detects the rotation angle of the servomotor M3. The speed reducer slows down the rotation of the servomotor M3 to increase the torque. Further, the robot arm 60 is provided with a servo control section C3 for controlling a servo motor M3 that translates the surgical instrument 4 . An encoder E3 for detecting the rotation angle of the servo motor M3 is electrically connected to the servo control unit C3.

図13に示すように、ポジショナ制御部31bは、医療用台車3に配置されている。ポジショナ制御部31bは、ポジショナ40および医療用台車3を制御する。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、サーボモータSMと、エンコーダENと、減速機と、サーボ制御部SCと、が配置されている。医療用台車3には、医療用台車3の複数の前輪の各々を駆動するサーボモータSMと、エンコーダENと、減速機と、サーボ制御部SCと、ブレーキとが配置されている。 As shown in FIG. 13 , the positioner control section 31b is arranged on the medical cart 3 . The positioner controller 31 b controls the positioner 40 and the medical cart 3 . A servo motor SM, an encoder EN, a speed reducer, and a servo controller SC are arranged in the positioner 40 so as to correspond to the plurality of joints 43 of the positioner 40 . The medical cart 3 is provided with a servo motor SM for driving each of the plurality of front wheels of the medical cart 3, an encoder EN, a speed reducer, a servo controller SC, and a brake.

図13に示すように、操作部120には、回転軸線であるA1、A2、A3、A4、A5、A6およびA7軸線の各々に対応するように、サーボモータM6a、M6b、M6c、M6d、M6e、M6fおよびM6gが配置されている。各サーボモータを制御するためのサーボ制御部C6a、C6b、C6c、C6d、C6e、C6fおよびC6gが配置されている。各サーボ制御部には、各サーボモータの回転角を検出するためのエンコーダE6a、E6b、E6c、E6d、E6e、E6fおよびE6gが電気的に接続されている。なお、各サーボモータ、各サーボ制御部、および、各エンコーダは、左手用操作部120Lと、右手用操作部120Rとに各々設けられている。なお、図11では、操作制御部110が操作部120の内部に配置されるように記載されているが、図11は制御ブロックを説明するための図であり、実際には、図1に示すように、操作制御部110は、遠隔操作装置2の本体部2aの内部に配置されている。 As shown in FIG. 13, the operation unit 120 includes servo motors M6a, M6b, M6c, M6d, and M6e corresponding to the rotation axes A1, A2, A3, A4, A5, A6, and A7, respectively. , M6f and M6g are arranged. Servo controllers C6a, C6b, C6c, C6d, C6e, C6f and C6g are arranged to control the respective servomotors. Encoders E6a, E6b, E6c, E6d, E6e, E6f, and E6g for detecting the rotation angle of each servomotor are electrically connected to each servo control unit. Each servo motor, each servo control section, and each encoder are provided in the left-hand operation section 120L and the right-hand operation section 120R, respectively. 11 shows that the operation control unit 110 is arranged inside the operation unit 120, FIG. 11 is a diagram for explaining the control blocks, and actually, the operation control unit 110 is shown in FIG. Thus, the operation control section 110 is arranged inside the body section 2 a of the remote control device 2 .

制御装置130は、操作制御部110を介して、操作部120の姿勢に応じて、各サーボモータの回転軸線に発生する重力トルクを打ち消すようなトルクを発生するように、各サーボモータを制御する。これにより、操作者は、比較的小さい力で操作部120を操作することが可能になる。 The control device 130 controls each servomotor via the operation control unit 110 according to the attitude of the operation unit 120 so as to generate torque that cancels out the gravitational torque generated on the rotation axis of each servomotor. . This allows the operator to operate the operating section 120 with a relatively small force.

制御装置130は、操作制御部110を介して、操作部120の操作に応じて、各サーボモータの各回転軸線にトルクを発生させ、操作者の操作をアシストするように各サーボモータを制御する。これにより、操作者は、比較的小さい力で操作部120を操作することが可能になる。 The control device 130 controls each servomotor so as to generate torque on each rotation axis of each servomotor according to the operation of the operation portion 120 via the operation control portion 110 and assist the operator's operation. . This allows the operator to operate the operating section 120 with a relatively small force.

ここで、本実施形態では、制御装置130は、操作部120に対して操作部基準点MPを設定する。操作部基準点MPは、マッピングポイントとも呼ばれる。制御装置130は、手術器具4に対して手術器具基準点CPを設定する。制御装置130は、操作部120が操作された際に、操作部基準点MPの移動に対応して手術器具基準点CPが移動するように、手術器具4を移動させるように制御する。なお、操作部基準点MPの移動に対応して手術器具基準点CPが移動するように、手術器具4を移動させる動作を、フォローイングと呼ぶ。図3に示すように、手術器具基準点CPは、第1支持体4eのZ1方向側の部分のJT12軸線方向における中央部に設定されている。手術器具基準点CPは、ツールセンターポイント、または、クレビス点と呼ばれる。 Here, in this embodiment, the control device 130 sets the operation unit reference point MP for the operation unit 120 . The operation part reference point MP is also called a mapping point. The controller 130 sets a surgical instrument reference point CP for the surgical instrument 4 . The control device 130 controls to move the surgical instrument 4 so that the surgical instrument reference point CP moves corresponding to the movement of the operation part reference point MP when the operation part 120 is operated. The operation of moving the surgical instrument 4 so that the surgical instrument reference point CP moves in accordance with the movement of the operation part reference point MP is called following. As shown in FIG. 3, the surgical instrument reference point CP is set at the center in the JT12 axial direction of the Z1 direction side portion of the first support 4e. The surgical instrument reference point CP is called the tool center point or clevis point.

本実施形態では、図8に示すように、操作部基準点MPは、リンク部21dの近位端G1に対して、リンク部21dの遠位端G2とは反対の位置に設定されている。リンク部21dの近位端G1とは、リンク部21dのXa1側の端部である。リンク部21dの遠位端G2とは、リンク部21dのXa2側の端部である。近位端G1よりも遠位端G2とは反対の位置とは、A7軸線上の位置のみならず、A7軸線よりもY1a方向側の範囲、および、A7軸線よりもY2a方向側の範囲を含む。なお、内視鏡6以外の手術器具4が取り付けられるロボットアーム60に対して、上記のような操作部基準点MPが設定される。 In this embodiment, as shown in FIG. 8, the operating portion reference point MP is set at a position opposite to the distal end G2 of the link portion 21d with respect to the proximal end G1 of the link portion 21d. The proximal end G1 of the link portion 21d is the end portion of the link portion 21d on the Xa1 side. The distal end G2 of the link portion 21d is the end portion of the link portion 21d on the Xa2 side. The position opposite to the distal end G2 from the proximal end G1 includes not only the position on the A7 axis, but also the range on the Y1a direction side of the A7 axis and the range on the Y2a direction side of the A7 axis. . For the robot arm 60 to which the surgical instrument 4 other than the endoscope 6 is attached, the operation unit reference point MP as described above is set.

具体的には、制御装置130では、操作部座標系におけるジンバル点GPの座標からのオフセット値として、操作部基準点MPが設定される。付加するオフセット値は、操作部120のリンク部21dまたはリンク部21c上に定めた座標系における変位量として定義される。 Specifically, in the control device 130, the operation unit reference point MP is set as an offset value from the coordinates of the gimbal point GP in the operation unit coordinate system. The offset value to be added is defined as a displacement amount in a coordinate system defined on the link portion 21 d or the link portion 21 c of the operation portion 120 .

本実施形態では、操作部基準点MPは、リンク部21dの近位端G1よりも、操作者に近い位置に設定されている。具体的には、操作者がグリップ部材21fを把持した状態で、操作部基準点MPは、操作者の手首の近傍に位置している。手首の近傍とは、手首の位置そのものと、手首の近くの位置を含む概念である。 In this embodiment, the operation part reference point MP is set at a position closer to the operator than the proximal end G1 of the link part 21d. Specifically, when the operator holds the grip member 21f, the operating part reference point MP is positioned near the operator's wrist. The vicinity of the wrist is a concept including the position of the wrist itself and positions near the wrist.

本実施形態では、操作部基準点MPは、リンク部21dの近位端G1に対して、操作部120の複数の回転軸線の交点であるジンバル点GPとは反対の位置に設定されている。ジンバル点GPは、リンク部21dの近位端G1に対して、Xa2方向側に位置している。ジンバル点GPは、リンク部21dの近位端G1と遠位端G2との間に位置している。 In this embodiment, the operation unit reference point MP is set at a position opposite to the gimbal point GP, which is the intersection of the plurality of rotation axes of the operation unit 120, with respect to the proximal end G1 of the link portion 21d. The gimbal point GP is positioned on the Xa2 direction side with respect to the proximal end G1 of the link portion 21d. The gimbal point GP is positioned between the proximal end G1 and the distal end G2 of the link portion 21d.

本実施形態では、操作部基準点MPは、リンク部21dの近位端G1に対して、グリップ部材21fの遠位端G2とは反対の位置でかつ、A7軸線とずれた位置に設定されている。A7軸線とずれた位置とは、A7軸線よりもY1a方向側の範囲、および、A7軸線よりもY2a方向側の範囲を意味する。 In the present embodiment, the operating portion reference point MP is set at a position opposite to the distal end G2 of the grip member 21f with respect to the proximal end G1 of the link portion 21d and at a position deviated from the A7 axis. there is The position deviated from the A7 axis means a range on the Y1a direction side of the A7 axis and a range on the Y2a direction side of the A7 axis.

本実施形態では、操作部120の基準姿勢において、操作部基準点MPは、リンク部21dの近位端G1に対して、グリップ部材21fの遠位端G2とは反対の位置でかつ、A7軸線に対してリンク部21aとは反対の位置に設定されている。ここで、操作部基準点MPは、右手用操作部120Rと左手用操作部120Lとの各々に個別に設定されている。図8に示すように、右手用操作部120Rの基準姿勢において、操作部基準点MPは、リンク部21dの近位端G1に対して、グリップ部材21fの遠位端G2とは反対の位置でかつ、A7軸線に対してリンク部21aとは反対のYa2側の位置に設定されている。図9に示すように、左手用操作部120Lの基準姿勢において、操作部基準点MPは、リンク部21dの近位端G1に対して、グリップ部材21fの遠位端G2とは反対の位置でかつ、A7軸線に対してリンク部21aとは反対のYa1側の位置に設定されている。 In the present embodiment, in the reference posture of the operating portion 120, the operating portion reference point MP is positioned opposite to the distal end G2 of the grip member 21f with respect to the proximal end G1 of the link portion 21d, and is located on the A7 axis. is set at a position opposite to that of the link portion 21a. Here, the operation unit reference point MP is individually set for each of the right-hand operation unit 120R and the left-hand operation unit 120L. As shown in FIG. 8, in the reference posture of the right hand operation portion 120R, the operation portion reference point MP is positioned opposite the distal end G2 of the grip member 21f with respect to the proximal end G1 of the link portion 21d. Moreover, it is set at a position on the Ya2 side opposite to the link portion 21a with respect to the A7 axis. As shown in FIG. 9, in the reference posture of the left-hand operating section 120L, the operating section reference point MP is positioned opposite to the distal end G2 of the grip member 21f with respect to the proximal end G1 of the link section 21d. Moreover, it is set at a position on the Ya1 side opposite to the link portion 21a with respect to the A7 axis.

本実施形態では、操作部120の基準姿勢において、操作部基準点MPは、リンク部21dの近位端G1に対して、グリップ部材21fの遠位端G2とは反対の位置で、A7軸線に対してリンク部21aとは反対の位置で、かつ、A7軸線と水平方向に直交する軸線上に設定されている。図8に示すように、右手用操作部120Rの基準姿勢において、操作部基準点MPは、A7軸線と水平方向に直交するBR軸線上に設定されている。図9に示すように、左手用操作部120Lの基準姿勢において、操作部基準点MPは、A7軸線と水平方向に直交するBL軸線上に設定されている。BR軸線およびBL軸線は、A5軸線に平行な軸線である。 In the present embodiment, in the reference posture of the operation portion 120, the operation portion reference point MP is located on the A7 axis at a position opposite to the distal end G2 of the grip member 21f with respect to the proximal end G1 of the link portion 21d. On the other hand, it is set at a position opposite to the link portion 21a and on an axis perpendicular to the A7 axis in the horizontal direction. As shown in FIG. 8, in the reference posture of the right-hand operation section 120R, the operation section reference point MP is set on the BR axis that is perpendicular to the A7 axis in the horizontal direction. As shown in FIG. 9, in the reference posture of the left-hand operation unit 120L, the operation unit reference point MP is set on the BL axis that is perpendicular to the A7 axis in the horizontal direction. The BR and BL axes are axes parallel to the A5 axis.

操作部基準点MPは、A7軸線に沿った方向において、操作部基準点MPは、グリップ部材21fの近位端G1からXa1側に、たとえば、0よりも大きく100mm以下の範囲内で設定される。また、図8に示すように、右手用操作部120Rでは、操作部基準点MPは、BR軸線に沿った方向において、A7軸線からYa2側に、たとえば、0よりも大きく80mm以下の範囲内で設定される。また、図9に示すように、左手用操作部120Lでは、操作部基準点MPは、BL軸線に沿った方向において、A7軸線からYa1側に、たとえば、0よりも大きく80mm以下の範囲内で設定される。 The operation part reference point MP is set in the direction along the A7 axis from the proximal end G1 of the grip member 21f to the Xa1 side, for example, within a range of greater than 0 and 100 mm or less. . Further, as shown in FIG. 8, in the right-hand operation unit 120R, the operation unit reference point MP is located within a range of greater than 0 and 80 mm or less, for example, from the A7 axis to the Ya2 side in the direction along the BR axis. set. Further, as shown in FIG. 9, in the left-hand operation unit 120L, the operation unit reference point MP is located within a range greater than 0 and 80 mm or less, for example, from the A7 axis to the Ya1 side in the direction along the BL axis. set.

(操作量の算出方法)
操作者による操作が受け付けられた場合の、操作部120の入力値の算出方法について説明する。図14に示すように、操作者による操作が操作部120により受け付けられる。これにより、操作部120のA1軸、A2軸、A3軸、A4軸、A5軸、A6軸およびA7軸の軸値が、操作制御部110に入力される。制御装置130は、操作制御部110に入力された各軸値に基づいて、順運動学計算を行う。これにより、操作部120からの入力値として、操作部基準点MPの基準姿勢からの変位と回転とを表す同次変換行列が更新される。順運動学計算とは、リンク機構の軸値から、機構上の着目した部位の変位と回転とを計算する手段のことである。具体的な順運動学計算の詳細については、後述する。制御装置130は、内視鏡6の視野方向に応じて操作部120からの入力を表す同次変換行列を変換する。得られた同次変換行列は、内視鏡6の視野内で操作部120の入力に対応した動きを生む、手術器具4の並進移動のための並進成分と、手術器具4の回転のための回転成分とを含む。制御装置130は、並進成分と回転成分とに対してスケーリングを行う。スケーリングとは、操作部120が受け付けた操作量と、実際に手術器具4が移動する移動量との比であるスケーリング値を、並進成分と回転成分とに乗算することである。制御装置130は、スケーリングされた並進成分と回転成分とに基づいて、目標となる同次変換行列を算出する。制御装置130は、目標となる同次変換行列に対して逆運動学計算を行う。制御装置130は、逆運動学計算により、ロボットアーム60および手術器具4の目標となる各軸値を算出する。
(Method for calculating manipulated variable)
A method of calculating an input value of the operation unit 120 when an operation by an operator is accepted will be described. As shown in FIG. 14, an operation by the operator is accepted by the operation unit 120 . As a result, the axis values of the A1 axis, A2 axis, A3 axis, A4 axis, A5 axis, A6 axis and A7 axis of the operation unit 120 are input to the operation control unit 110 . The control device 130 performs forward kinematics calculation based on each axis value input to the operation control section 110 . As a result, the homogeneous transformation matrix representing the displacement and rotation of the operation unit reference point MP from the reference posture is updated as the input value from the operation unit 120 . Forward kinematics calculation is means for calculating the displacement and rotation of a portion of interest on the mechanism from the axial values of the link mechanism. Details of specific forward kinematics calculations will be described later. The control device 130 transforms the homogeneous transformation matrix representing the input from the operation unit 120 according to the viewing direction of the endoscope 6 . The obtained homogeneous transformation matrix has a translational component for translational movement of the surgical instrument 4 and a translational component for rotation of the surgical instrument 4, which produces a movement corresponding to the input of the operation unit 120 within the field of view of the endoscope 6. and a rotational component. Controller 130 performs scaling on the translational and rotational components. Scaling is to multiply the translation component and the rotation component by a scaling value, which is the ratio between the amount of operation received by the operation unit 120 and the amount of actual movement of the surgical instrument 4 . Controller 130 calculates a target homogeneous transformation matrix based on the scaled translational and rotational components. The controller 130 performs inverse kinematics calculations on the target homogeneous transformation matrix. The control device 130 calculates target axis values of the robot arm 60 and the surgical instrument 4 by inverse kinematics calculation.

図15に示すように、順運動学計算では、操作部120により受け付けられた操作に対応するように、4行4列の単位行列に対し、A1軸、A2軸、A3軸、A4軸、A5軸、A6軸、A7軸の軸値から決まる変換および、オフセット付加に対応する変換を表す同次変換行列が順次乗算される。これにより、操作部基準点MPの基準姿勢からの変位と回転とを表す最終的な同次変換行列が得られる。図15に示す例では、グリップ部材21fのA7軸周りの回転とともに、操作部基準点MPが変位される。 As shown in FIG. 15, in forward kinematics calculation, A1 axis, A2 axis, A3 axis, A4 axis, A5 Homogeneous transformation matrices representing the transformation determined from the axis values of the axis, the A6 axis, and the A7 axis and the transformation corresponding to the addition of the offset are sequentially multiplied. As a result, a final homogeneous transformation matrix representing the displacement and rotation from the reference orientation of the operation unit reference point MP is obtained. In the example shown in FIG. 15, the operating portion reference point MP is displaced as the grip member 21f rotates about the A7 axis.

図16に示す例では、順運動学計算は、操作部120により受け付けられた操作に対応するように、4行4列の単位行列に対し、A1軸、A2軸、A3軸、A4軸、A5軸、A6軸の軸値から決まる変換、オフセット付加に対応する変換および、A7軸の回転から決まる変換を表す同次変換行列が順次乗算される。これにより、操作部基準点MPの基準姿勢からの変位と回転を表す最終的な同次変換行列が得られる。図16に示す例では、グリップ部材21fがA7軸周りに回転しても、操作部基準点MPは変位しない。 In the example shown in FIG. 16, the forward kinematics calculation is performed on the unit matrix of 4 rows and 4 columns so as to correspond to the operation received by the operation unit 120. Homogeneous transformation matrices representing the transformation determined from the axis, the axis value of the A6 axis, the transformation corresponding to the addition of the offset, and the transformation determined from the rotation of the A7 axis are sequentially multiplied. As a result, a final homogeneous transformation matrix representing the displacement and rotation from the reference orientation of the operation unit reference point MP is obtained. In the example shown in FIG. 16, even if the grip member 21f rotates around the A7 axis, the operating portion reference point MP does not move.

本実施形態では、図17に示すように、遠隔操作装置2のタッチパネル23は、操作部基準点MPの変更を受け付ける。タッチパネル23は、予め設定された複数の操作部基準点MPのうちのいずれかを選択するための複数の選択部23aを含む。 In this embodiment, as shown in FIG. 17, the touch panel 23 of the remote control device 2 accepts a change of the operation unit reference point MP. The touch panel 23 includes a plurality of selection portions 23a for selecting one of a plurality of preset operation portion reference points MP.

本実施形態では、タッチパネル23は、手術支援システム100による手術の開始前に操作部基準点MPの変更を受け付ける。つまり、タッチパネル23は、フォローイングの最中には、操作部基準点MPの変更を受け付けない。なお、タッチパネル23は、手術支援システム100による手術の最中に、操作部基準点MPの変更を受け付けてもてよい。 In the present embodiment, the touch panel 23 accepts a change of the operation unit reference point MP before the surgical operation assisting system 100 starts the surgical operation. In other words, the touch panel 23 does not accept changes in the operation unit reference point MP during following. Note that the touch panel 23 may accept a change of the operation unit reference point MP during surgery by the surgery support system 100 .

(実験)
図18を参照して、手術器具4を回転させた場合、操作部基準点がどのように移動するのかについての実験について説明する。実験では、図8に示すように、操作部基準点として、ジンバル点GPと、リンク部21dの近位端G1に対してXa1側でかつA7軸線上の点MP1と、リンク部21dの近位端G1に対してXa1側でかつA7軸線からYa2側にずれた点MPとを採用した。なお、点MPは、上記実施形態の操作部基準点MPである。また、実験では、一対のグリップ部材21fが閉じた状態で操作部120が操作された。実験の結果、操作部基準点をジンバル点GPとした場合、ジンバル点GPが比較的大きい範囲を移動することが確認された。ジンバル点GPが移動しないことを意図して操作部120が操作された場合、操作部120は、A1軸線、A2軸線およびA3軸線周りには移動しないはずであるが、実験では、操作部120がA1軸線、A2軸線およびA3軸線周りに移動していることが確認された。操作部基準点を点MP1とした場合、点MP1の移動範囲が、操作部基準点をジンバル点GPとした場合よりも小さくなることが確認された。操作部基準点を点MPとした場合、点MPの移動範囲が、操作部基準点を点MP1とした場合よりもさらに小さくなることが確認された。すなわち、操作部基準点を点MPとすることにより、操作者の意図通りに手術器具4を移動させることが可能であることが確認された。
(experiment)
With reference to FIG. 18, an experiment on how the operation unit reference point moves when the surgical instrument 4 is rotated will be described. In the experiment, as shown in FIG. 8, the gimbal point GP, the point MP1 on the Xa1 side with respect to the proximal end G1 of the link portion 21d and on the A7 axis, and the proximal point MP1 of the link portion 21d are used as operation portion reference points. A point MP which is located on the Xa1 side with respect to the end G1 and deviated from the A7 axis toward the Ya2 side is adopted. Note that the point MP is the operation unit reference point MP in the above embodiment. In the experiment, the operation portion 120 was operated with the pair of grip members 21f closed. As a result of the experiment, it was confirmed that when the gimbal point GP is used as the operation unit reference point, the gimbal point GP moves in a relatively large range. When the operation unit 120 is operated with the intention that the gimbal point GP does not move, the operation unit 120 should not move around the A1 axis, the A2 axis, and the A3 axis. It was confirmed that they were moving around the A1, A2 and A3 axes. It was confirmed that when the operation part reference point is the point MP1, the moving range of the point MP1 becomes smaller than when the operation part reference point is the gimbal point GP. It was confirmed that when the operation part reference point is the point MP, the moving range of the point MP becomes even smaller than when the operation part reference point is the point MP1. In other words, it was confirmed that the surgical instrument 4 can be moved as intended by the operator by setting the point MP as the operating part reference point.

[本実施形態の効果]
操作部基準点MPは、リンク部21dの近位端G1に対して、リンク部21dの遠位端G2とは反対の位置に設定されている。これにより、操作部基準点MPがリンク部21dの近位端G1よりも操作者に近い位置に設定されるので、操作部基準点MPと、操作者がリンク部21dに配置されるグリップ部材21fを回したときの回転の中心と考えられる手首との間の距離が小さくなる。このため、操作者の手の移動の動作と、手術器具4の移動の動作とのずれが小さくなるので、操作部基準点MPの移動範囲が大きくなることが抑制される。その結果、操作者の意図通りに手術器具4を移動させることができる。
[Effect of this embodiment]
The operating portion reference point MP is set at a position opposite to the distal end G2 of the link portion 21d with respect to the proximal end G1 of the link portion 21d. As a result, the operating portion reference point MP is set at a position closer to the operator than the proximal end G1 of the link portion 21d. The distance between the considered center of rotation and the wrist when the is turned becomes smaller. Therefore, since the difference between the motion of moving the operator's hand and the motion of moving the surgical instrument 4 is reduced, an increase in the moving range of the operating part reference point MP is suppressed. As a result, the surgical instrument 4 can be moved as intended by the operator.

操作部基準点MPは、リンク部21dの近位端G1に対して、グリップ部材21fの遠位端G2とは反対の位置でかつ、A7軸線とずれた位置に設定されている。これにより、操作部基準点MPと手首との間の距離がより小さくなるので、より意図通りに手術器具4を移動させることができる。 The operating portion reference point MP is set at a position opposite to the distal end G2 of the grip member 21f and offset from the A7 axis with respect to the proximal end G1 of the link portion 21d. As a result, the distance between the operation part reference point MP and the wrist becomes smaller, so that the surgical instrument 4 can be moved more as intended.

操作部120の基準姿勢において、操作部基準点MPは、リンク部21dの近位端G1に対して、リンク部21dの遠位端G2とは反対の位置でかつ、A7軸線に対してリンク部21aとは反対の位置に設定されている。これにより、操作部120の基準姿勢において、操作者の手首は、A7軸線に対してリンク部21aとは反対に位置しているので、容易に、操作部基準点MPと手首との間の距離を小さくすることができる。 In the reference posture of the operation unit 120, the operation unit reference point MP is located at a position opposite to the distal end G2 of the link portion 21d with respect to the proximal end G1 of the link portion 21d, and the link portion with respect to the A7 axis. 21a is set in the opposite position. As a result, in the reference posture of the operation unit 120, the operator's wrist is positioned opposite to the link portion 21a with respect to the A7 axis, so the distance between the operation unit reference point MP and the wrist can be easily determined. can be made smaller.

右手用操作部120Rの基準姿勢において、操作部基準点MPは、リンク部21dの近位端G1に対して、リンク部21dの遠位端G2とは反対の位置で、A7軸線に対してリンク部21aとは反対の位置で、かつ、A7軸線と水平方向に直交するBR軸線上に設定されている。これにより、右手用操作部120Rの基準姿勢において、操作者の手首は、A7軸線と水平方向に直交するBR軸線上の近傍に位置しているので、容易に、操作部基準点MPと手首との間の距離を小さくすることができる。左手用操作部120Lについても同様の効果を奏する。 In the reference posture of the right-hand operating section 120R, the operating section reference point MP is positioned opposite to the distal end G2 of the link section 21d with respect to the proximal end G1 of the link section 21d, and is aligned with the A7 axis. It is set on the BR axis which is opposite to the portion 21a and which is perpendicular to the A7 axis in the horizontal direction. As a result, in the reference posture of the right-hand operation unit 120R, the operator's wrist is positioned near the BR axis that is perpendicular to the A7 axis in the horizontal direction. can reduce the distance between A similar effect can be obtained for the left-hand operation section 120L.

操作部基準点MPの変更を受け付けるタッチパネル23が配置されている。これにより、操作者の体格に合わせて、適切に操作部基準点MPを設定することができる。 A touch panel 23 is arranged to receive a change of the operation unit reference point MP. This makes it possible to appropriately set the operation unit reference point MP according to the physique of the operator.

タッチパネル23は、予め設定された複数の操作部基準点MPのうちのいずれかを選択するための複数の選択部23aを含む。これにより、操作者が操作部基準点MPの座標を入力する場合と異なり、容易に、操作部基準点MPを選択することができる。 The touch panel 23 includes a plurality of selection portions 23a for selecting one of a plurality of preset operation portion reference points MP. Accordingly, unlike the case where the operator inputs the coordinates of the operation part reference point MP, the operation part reference point MP can be easily selected.

タッチパネル23は、手術支援システム100による手術の開始前に操作部基準点MPの変更を受け付ける。これにより、手術の際に、操作部基準点MPが適切な位置に設定された状態で、操作部120を使用することができる。 The touch panel 23 accepts a change of the operation unit reference point MP before the start of surgery by the surgery support system 100 . Accordingly, the operation unit 120 can be used in a state in which the operation unit reference point MP is set at an appropriate position during surgery.

操作部基準点MPは、右手用操作部120Rと左手用操作部120Lとの各々に個別に設定されている。これにより、右手用操作部120Rと左手用操作部120Lとのいずれを使用した場合でも、操作者の意図通りに手術器具4を移動させることができる。 The operation unit reference point MP is individually set for each of the right-hand operation unit 120R and the left-hand operation unit 120L. As a result, the surgical instrument 4 can be moved as intended by the operator regardless of whether the right-hand operation section 120R or the left-hand operation section 120L is used.

[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。本開示の範囲は、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または変形例が含まれる。
[Modification]
It should be noted that the embodiments disclosed this time should be considered as examples and not restrictive in all respects. The scope of the present disclosure is indicated by the scope of the claims rather than the above description of the embodiments, and further includes all modifications or variations within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.

上記実施形態では、制御装置130が医療用台車3に配置されている例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、制御装置130が、医療用台車3以外の部分に配置されていてもよい。 In the above-described embodiment, an example in which the control device 130 is arranged on the medical cart 3 is shown, but the present disclosure is not limited to this. For example, the control device 130 may be arranged in a portion other than the medical cart 3 .

上記実施形態では、操作部基準点MPは、リンク部21dの近位端G1に対して、リンク部21dの遠位端G2とは反対の位置でかつ、A7軸線とずれた位置に設定されている例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、操作部基準点MPを、リンク部21dの近位端G1に対して、リンク部21dの遠位端G2とは反対の位置でかつ、A7軸線上に設定してもよい。 In the above embodiment, the operating portion reference point MP is set at a position opposite to the distal end G2 of the link portion 21d with respect to the proximal end G1 of the link portion 21d and at a position deviated from the A7 axis. Although an example is shown, the present disclosure is not limited to this. For example, the operating portion reference point MP may be set on the A7 axis with respect to the proximal end G1 of the link portion 21d at a position opposite to the distal end G2 of the link portion 21d.

上記実施形態では、操作部120の基準姿勢において、操作部基準点MPは、A7軸線に対してリンク部21aとは反対の位置に設定されている例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、操作部基準点MPを、リンク部21dの近位端G1に対して、グリップ部材21fの遠位端G2とは反対の位置でかつ、A7軸線に対してリンク部21aに近い位置に設定してもよい。 In the above-described embodiment, in the reference posture of the operation unit 120, the operation unit reference point MP is set at a position opposite to the link unit 21a with respect to the A7 axis, but the present disclosure is limited to this. can't For example, the operating part reference point MP is set at a position opposite to the distal end G2 of the grip member 21f with respect to the proximal end G1 of the link part 21d and at a position close to the link part 21a with respect to the A7 axis. You may

上記実施形態では、操作部120の基準姿勢において、操作部基準点MPが、A7軸線と水平方向に直交するBR軸線またはBL軸線上に設定されている例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、操作部120の基準姿勢において、操作部基準点MPが、A7軸線と水平方向に直交するBR軸線またはBL軸線からずれた位置に設定されてもよい。 In the above embodiment, in the reference posture of the operation unit 120, the operation unit reference point MP is set on the BR axis or the BL axis that is perpendicular to the A7 axis in the horizontal direction. Not limited. For example, in the reference posture of the operation unit 120, the operation unit reference point MP may be set at a position deviated from the BR axis or the BL axis that is horizontally perpendicular to the A7 axis.

上記実施形態では、タッチパネル23が、予め設定された複数の操作部基準点MPのうちのいずれかを選択するための複数の選択部23aを含む例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、操作者が、操作部基準点MPの座標をタッチパネル23に入力してもよい。 In the above-described embodiment, an example in which the touch panel 23 includes a plurality of selection units 23a for selecting one of a plurality of preset operation unit reference points MP is shown, but the present disclosure is limited to this. do not have. For example, the operator may input the coordinates of the operation unit reference point MP to the touch panel 23 .

また、上記実施形態では、ロボットアーム60が4つ設けられている例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、ロボットアーム60の数は、少なくとも1つ以上設けられていれば他の任意の数であってもよい。 Moreover, although the example in which the four robot arms 60 are provided has been shown in the above-described embodiment, the present disclosure is not limited to this. In the present disclosure, the number of robotic arms 60 may be any other number as long as at least one is provided.

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、本開示はこれに限られない。たとえば、アーム部61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の多関節ロボットなどから構成されていてもよい。7軸多関節ロボット以外の軸構成とは、例えば、6軸や8軸である。 Further, in the above-described embodiment, an example in which the arm part 61 and the positioner 40 are configured by the seven-axis articulated robot is shown, but the present disclosure is not limited to this. For example, the arm unit 61 and the positioner 40 may be configured by an articulated robot having an axis configuration other than the seven-axis articulated robot. The axis configuration other than the 7-axis articulated robot is, for example, 6-axis or 8-axis.

また、上記実施形態では、手術支援ロボット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、本開示はこれに限らない。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とは必ずしも必要なく、手術支援ロボット1が、ロボットアーム60だけで構成されてもよい。 Further, in the above-described embodiment, an example in which the surgical assistance robot 1 includes the medical cart 3, the positioner 40, and the arm base 50 is shown, but the present disclosure is not limited to this. For example, the medical cart 3, the positioner 40, and the arm base 50 are not necessarily required, and the surgery support robot 1 may be configured with only the robot arm 60.

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 functionality of the elements disclosed herein may be accomplished using general purpose processors, special purpose processors, integrated circuits, Application Specific Integrated Circuits (ASICs), conventional circuits, and/or those configured or programmed to perform the disclosed functions. can be implemented using a circuit or processing circuit that includes a combination of A processor is considered a processing circuit or circuit because it includes transistors and other circuits. In this disclosure, a circuit, unit, or means is hardware that performs or is programmed to perform the recited functions. The hardware may be the hardware disclosed herein, or other known hardware programmed or configured to perform the recited functions. A circuit, means or unit is a combination of hardware and software where the hardware is a processor which is considered a type of circuit, the software being used to configure the hardware and/or the processor.

1 手術支援ロボット(手術装置)
2 遠隔操作装置(操作装置)
4 手術器具
21a リンク部(第4リンク部)
21b リンク部(第3リンク部)
21c リンク部(第2リンク部)
21d リンク部(第1リンク部)
21f グリップ部材
23 タッチパネル(受付部)
23a 選択部
60 ロボットアーム
100 手術支援システム
120 操作部
120R 右手用操作部
120L 左手用操作部
130 制御装置
CP 手術器具基準点
G1 近位端
G2 遠位端
GP ジンバル点
MP 操作部基準点

1 Surgery support robot (surgical device)
2 Remote control device (control device)
4 surgical instrument 21a link portion (fourth link portion)
21b link portion (third link portion)
21c link portion (second link portion)
21d link part (first link part)
21f grip member 23 touch panel (reception part)
23a Selection unit 60 Robot arm 100 Surgery support system 120 Operation unit 120R Operation unit for right hand 120L Operation unit for left hand 130 Controller CP Surgical instrument reference point G1 Proximal end G2 Distal end GP Gimbal point MP Operation unit reference point

Claims (11)

先端に手術器具が取り付けられるロボットアームを含む手術装置と、
前記手術器具に対する操作を受け付ける操作部を含む操作装置と、
受け付けられた操作に基づいて前記手術器具の移動を制御する制御装置と、を備え、
前記操作部は、第1リンク部を含み、
前記制御装置は、
前記操作部に対して操作部基準点を設定し、
前記手術器具に対して手術器具基準点を設定し、
前記操作部が操作された際に、前記操作部基準点の移動に対応して前記手術器具基準点が移動するように、前記手術器具を移動させるように制御し、
前記操作部基準点は、前記第1リンク部の近位端に対して、前記第1リンク部の遠位端とは反対の位置に設定されている、手術支援システム。
a surgical device including a robot arm having a surgical instrument attached to its tip;
an operation device including an operation unit that receives an operation for the surgical instrument;
a control device that controls movement of the surgical instrument based on the accepted operation;
The operation section includes a first link section,
The control device is
setting an operation unit reference point for the operation unit;
setting a surgical instrument reference point for the surgical instrument;
controlling to move the surgical instrument so that the surgical instrument reference point moves corresponding to the movement of the operation section reference point when the operation section is operated;
The operation support system, wherein the operation section reference point is set at a position opposite to the distal end of the first link section with respect to the proximal end of the first link section.
前記操作部は、
第1軸線周りに回動可能に前記第1リンク部が取り付けられる第2リンク部を含み、
前記操作部基準点は、前記第1リンク部の前記近位端に対して、前記第1リンク部の前記遠位端とは反対の位置でかつ、前記第1軸線とずれた位置に設定されている、請求項1に記載の手術支援システム。
The operation unit is
including a second link portion to which the first link portion is attached so as to be rotatable around a first axis;
The operating portion reference point is set at a position opposite to the distal end of the first link portion with respect to the proximal end of the first link portion and at a position deviated from the first axis. The surgery support system according to claim 1, wherein
前記第2リンク部は、鉛直方向に沿った第2軸線周りに回動し、
前記操作部は、
前記第2リンク部に接続され、水平方向に沿ってかつ前記第1軸線に直交する第3軸線周りに回動する第3リンク部と、
前記第3リンク部に接続され、鉛直方向に沿った第4軸線周りに回動する第4リンク部と、をさらに含み、
前記操作部の基準姿勢において、前記操作部基準点は、前記第1リンク部の前記近位端に対して、前記第1リンク部の前記遠位端とは反対の位置でかつ、前記第1軸線に対して前記第4リンク部とは反対の位置に設定されている、請求項2に記載の手術支援システム。
The second link portion rotates around a second axis along the vertical direction,
The operation unit is
a third link portion that is connected to the second link portion and rotates along a horizontal direction around a third axis perpendicular to the first axis;
a fourth link portion connected to the third link portion and rotating around a fourth axis along the vertical direction;
In the reference posture of the operating section, the operating section reference point is located at a position opposite to the distal end of the first link section with respect to the proximal end of the first link section and at the first position. The surgery support system according to claim 2, which is set at a position opposite to the fourth link portion with respect to the axis.
前記操作部の基準姿勢において、前記操作部基準点は、前記第1リンク部の前記近位端に対して、前記第1リンク部の前記遠位端とは反対の位置で、前記第1軸線に対して前記第4リンク部とは反対の位置で、かつ、前記第1軸線と水平方向に直交する軸線上に設定されている、請求項3に記載の手術支援システム。 In the reference posture of the operating section, the operating section reference point is located at a position opposite to the distal end of the first link section with respect to the proximal end of the first link section and along the first axis. 4. The surgery support system according to claim 3, which is set on an axis perpendicular to said first axis and in a position opposite to said fourth link. 前記操作装置は、近位端が前記第1リンク部の近位端に回転可能に接続されるグリップ部材をさらに備える、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。 The operation support system according to any one of claims 1 to 4, wherein the operation device further includes a grip member having a proximal end rotatably connected to the proximal end of the first link portion. . 前記操作部基準点の変更を受け付ける受付部をさらに備える、請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の手術支援システム。 The surgery support system according to any one of claims 1 to 5, further comprising a reception unit that receives a change of the operation unit reference point. 前記受付部は、予め設定された複数の前記操作部基準点のうちのいずれかを選択するための複数の選択部を含む、請求項6に記載の手術支援システム。 7. The surgery support system according to claim 6, wherein said reception unit includes a plurality of selection units for selecting one of a plurality of preset operation unit reference points. 前記受付部は、前記手術支援システムによる手術の開始前に前記操作部基準点の変更を受け付ける、請求項6または請求項7に記載の手術支援システム。 8. The surgery support system according to claim 6, wherein said reception unit receives a change of said operation unit reference point before starting surgery by said surgery support system. 前記操作部は、右手用操作部と、左手用操作部とを含み、
前記操作部基準点は、前記右手用操作部と前記左手用操作部との各々に個別に設定されている、請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の手術支援システム。
The operation section includes a right-hand operation section and a left-hand operation section,
The surgery support system according to any one of claims 1 to 8, wherein the operation unit reference point is individually set for each of the right-hand operation unit and the left-hand operation unit.
先端に手術器具が取り付けられるロボットアームを含む手術装置と、
前記手術器具に対する操作を受け付ける操作部を含む操作装置と、
受け付けられた操作に基づいて前記手術器具の移動を制御する制御装置と、を備え、
前記操作部は、第1リンク部を含み、
前記制御装置は、
前記操作部に対して操作部基準点を設定し、
前記手術器具に対して手術器具基準点を設定し、
前記操作部が操作された際に、前記操作部基準点の移動に対応して前記手術器具基準点が移動するように、前記手術器具を移動させるように制御し、
前記操作部の基準姿勢において、前記操作部基準点は、前記第1リンク部の近位端よりも、操作者に近い位置に設定されている、手術支援システム。
a surgical device including a robot arm having a surgical instrument attached to its tip;
an operation device including an operation unit that receives an operation for the surgical instrument;
a control device that controls movement of the surgical instrument based on the accepted operation;
The operation section includes a first link section,
The control device is
setting an operation unit reference point for the operation unit;
setting a surgical instrument reference point for the surgical instrument;
controlling to move the surgical instrument so that the surgical instrument reference point moves corresponding to the movement of the operation section reference point when the operation section is operated;
The operation assisting system, wherein in the reference posture of the operation section, the operation section reference point is set at a position closer to the operator than the proximal end of the first link section.
先端に手術器具が取り付けられるロボットアームを含む手術装置と、
前記手術器具に対する操作を受け付ける操作部を含む操作装置と、
受け付けられた操作に基づいて前記手術器具の移動を制御する制御装置と、を備え、
前記操作部は、第1リンク部を含み、
前記制御装置は、
前記操作部に対して操作部基準点を設定し、
前記手術器具に対して手術器具基準点を設定し、
前記操作部が操作された際に、前記操作部基準点の移動に対応して前記手術器具基準点が移動するように、前記手術器具を移動させるように制御し、
前記操作部基準点は、前記第1リンク部の近位端に対して、前記操作部の複数の回転軸線の交点であるジンバル点とは反対の位置に設定されている、手術支援システム。
a surgical device including a robot arm having a surgical instrument attached to its tip;
an operation device including an operation unit that receives an operation for the surgical instrument;
a control device that controls movement of the surgical instrument based on the accepted operation;
The operation section includes a first link section,
The control device is
setting an operation unit reference point for the operation unit;
setting a surgical instrument reference point for the surgical instrument;
controlling to move the surgical instrument so that the surgical instrument reference point moves corresponding to the movement of the operation section reference point when the operation section is operated;
The operation support system, wherein the operation unit reference point is set at a position opposite to a gimbal point, which is an intersection point of a plurality of rotation axes of the operation unit, with respect to the proximal end of the first link unit.
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