JP2023167936A - 手術支援システムおよび手術支援システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】操作者が状況に応じたロボットの姿勢に移行させることが可能な手術支援システムを提供する。
【解決手段】手術支援システム１００は、手術支援ロボット１の現在の姿勢から第１の姿勢への移行が完了する前に、操作者による、第１の姿勢を調整するための可変制御パラメータｈの調整の操作を受け付けるジョイスティック３３ｂを備える。第１の姿勢は、可変制御パラメータｈを含む複数の制御パラメータによって定義される。可変制御パラメータｈは、ジョイスティック３３ｂの操作によって所定の範囲内で変更可能である。制御装置１３０は、手術支援ロボット１を現在の姿勢から可変制御パラメータｈの調整後の第１の姿勢に移行させる制御を行う。
【選択図】図１２

Description

この開示は、手術支援システムおよび手術支援システムの制御方法に関する。

従来、手術器具が取り付けられるロボットアームを備えるロボットを用いた手術支援システムが知られている。たとえば、特許文献１には、ロボットアームが事前に確立された位置に移行される遠隔医療システムが開示されている。特許文献１では、タッチパッドに、ロボットアームを事前に確立された位置に移行させるためのボタンが含まれている。事前に確立された位置とは、しまい込み位置、ドレーピング位置、および、ドッキング位置などである。しまい込み位置とは、ロボットを片付ける際にロボットをコンパクトな状態にするロボットアームの位置である。ドレーピング位置とは、ロボットアームを滅菌ドレープにより覆うために適したロボットアームの位置である。ドッキング位置とは、ロボットアームをカニューレにドッキングさせるために適したロボットアームの位置である。タッチパッドのボタンが操作者に操作されることにより、ある位置から、操作されたボタンに対応する位置にロボットアームが自動的に移行する。

特表２０１７－５１５５２１号公報

しかしながら、特許文献１では、事前に確立された位置が固定されているため、ロボットアームは、ある位置から予め決まった位置にしか移行できない。このときロボットアームの姿勢も予め決まった姿勢にしか移行できない。例えば、しまい込みを行う部屋の状況に応じて、できるだけロボットの設置面積を小さくするようにロボットアームを収納したい場合や設置面積は最小でなくてもよいがロボットの高さができるだけ低くなるようにロボットアームを収納したい場合がある。特許文献１では、操作者が状況に応じて移行後のロボットの位置や姿勢を調整することができないという問題点がある。

この開示は、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、操作者が状況に応じて移行後のロボット本体部の姿勢を調整することが可能な手術支援システムおよび手術支援システムの制御方法を提供する。

上記目的を達成するために、この開示の第１の局面による手術支援システムは、手術器具が取り付けられるロボット本体部と、ロボット本体部を、現在の姿勢から第１の姿勢に移行させる制御を行う制御装置と、ロボット本体部の現在の姿勢から第１の姿勢への移行が完了する前に、操作者による、第１の姿勢の調整の操作を受け付ける操作部と、を備え、第１の姿勢は、可変制御パラメータを含む複数の制御パラメータによって定義され、可変制御パラメータは、操作部の操作によって所定の範囲内で変更可能であり、制御装置は、操作部の操作に基づいて、ロボット本体部を現在の姿勢から可変制御パラメータの調整後の第１の姿勢に移行させる制御を行う。

この開示の第１の局面による手術支援システムは、上記のように、ロボット本体部の現在の姿勢から第１の姿勢への移行が完了する前に、操作者による、第１の姿勢の調整の操作を受け付ける操作部、を備え、制御装置は、操作部の操作に基づいて、ロボット本体部を現在の姿勢から可変制御パラメータの調整後の第１の姿勢に移行させる制御を行う。これにより、ロボット本体部が第１の姿勢へ移行する際に、移行後の第１の姿勢を移行の完了前に調整することができる。このため、ロボット本体部を、操作者が状況に応じた姿勢に移行させることができる。

この開示の第２の局面による手術支援システムの制御方法は、手術器具が取り付けられるロボット本体部の現在の姿勢から第１の姿勢への移行が完了する前に、操作者による、第１の姿勢を調整するための、所定の範囲内で変更可能である可変制御パラメータの調整の操作を受け付けることと、ロボット本体部を、現在の姿勢から可変制御パラメータの調整後の第１の姿勢に移行させることと、を備える。

この開示の第２の局面による手術支援システムの制御方法では、上記のように、ロボット本体部の現在の姿勢から第１の姿勢への移行が完了する前に、操作者による、第１の姿勢を調整するための、所定の範囲内で変更可能である可変制御パラメータの調整の操作を受け付けることと、ロボット本体部を、現在の姿勢から可変制御パラメータの調整後の第１の姿勢に移行させることと、を備える。これにより、ロボット本体部が第１の姿勢への移行する際に、移行後の第１の姿勢を移行の完了前に調整することができる。このため、ロボット本体部を、操作者が状況に応じた姿勢に移行させることが可能な手術支援システムの制御方法を提供できる。

本開示によれば、ロボット本体部を、操作者が状況に応じた姿勢に移行させることができる。

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。 一実施形態による医療用台車の表示部を示す図である。 一実施形態による医療用台車の構成を示す図である。 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。 鉗子を示す図である。 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。 ロボットアームの並進移動を説明するための図である。 ロボットアームの回転移動を説明するための図である。 一実施形態による手術支援ロボットの制御ブロック図である。 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。 一実施形態による医療用台車およびポジショナの制御ブロック図である。 手術支援ロボットの現在の姿勢から第１の姿勢への移行を説明するための図である。 制御パラメータを調整するジョイスティックを示す図である。 格納姿勢における可変制御パラメータｈが０の場合の手術支援ロボットを示す図である。 格納姿勢における可変制御パラメータｈが０．５の場合の手術支援ロボットを示す図である。 格納姿勢における可変制御パラメータｈが１の場合の手術支援ロボットを示す図である。 ドレープ姿勢における可変制御パラメータｈが０の場合の手術支援ロボットを示す図である。 ドレープ姿勢における可変制御パラメータｈが０．５の場合の手術支援ロボットを示す図である。 ドレープ姿勢における可変制御パラメータｈが１の場合の手術支援ロボットを示す図である。 手術支援ロボットが現在の姿勢から第１の姿勢へ移行する際の制御パラメータを説明するための図である。 ロボットアームの関節の回転角の制御パラメータを示す図である。 ポジショナの位置の座標および関節の回転角の制御パラメータを示す図である。 一実施形態による手術支援ロボットの制御方法を説明するためのフロー図である。 一実施形態による医療用台車の術部の設定時の表示部を示す図である。 一実施形態による医療用台車が患者に近づく際の表示部を示す図である。 撮影部によって患者を撮影している状態を示す図である。 表示部に映し出されたトロカールと印部との位置合わせ前の状態を示す図である。 表示部に映し出されたトロカールと印部との位置合わせ後の状態を示す図である。 内視鏡を示す図である。 ピボット位置教示器具を示す図である。

（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。

なお、本願明細書において、手術器具４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。

また、本願明細書において、入力装置３３の表示部３３ａを操作する操作者から見た左右方向をＸａ方向とする。右方向を、Ｘａ１方向とし、左方向を、Ｘａ２方向とする。入力装置３３の表示部３３ａを操作する操作者から見た前後方向をＹａ方向とする。前方向をＹａ１方向とし、後方向をＹａ２方向とする。手術支援ロボット１が配置される床面に対して垂直な方向をＺａ方向とする。上方向をＺａ１方向とし、下方向をＺａ２方向とする。

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。

（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。手術支援ロボット１は、ロボット本体部の一例である。ポジショナ４０は、ロボットアーム移動部の一例である。

図３に示すように、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、操作ハンドル３４、図９に示されるスタビライザ３４ｃおよび電動シリンダ３４ｄを含む。

図２に示すように、入力装置３３は、表示部３３ａを含む。表示部３３ａは、たとえば、液晶パネルである。表示部３３ａには、複数のロボットアーム６０に対応する番号が表示されている。また、表示部３３ａには、複数のロボットアーム６０の各々に取り付けられている手術器具４の種類が表示される。表示部３３ａには、後述するピボット位置ＰＰが教示されたことを示すチェックマークＣＭが表示される。

図３に示すように、台車ポジショナ操作部３５が、医療用台車３の後方に台車ポジショナ操作支持部３６により支持されており、台車ポジショナ操作部３５が操作されることで、医療用台車３またはポジショナ４０が移動される。台車ポジショナ操作部３５は、入力装置３３と、操作ハンドル３４を含む。入力装置３３は、表示部３３ａと、ジョイスティック３３ｂと、イネーブルスイッチ３３ｃと、を含む。ジョイスティック３３ｂは、医療用台車３の入力装置３３の近傍に配置されている。入力装置３３に表示される動作モードを選択し、ジョイスティック３３ｂを操作することによりポジショナ４０が３次元的に移動される。ジョイスティック３３ｂは、調整部および操作部の一例である。

イネーブルスイッチ３３ｃは、医療用台車３のジョイスティック３３ｂの近傍に配置されている。イネーブルスイッチ３３ｃは、ポジショナ４０の移動を許可または不許可とする。そして、イネーブルスイッチ３３ｃが押下されポジショナ４０の移動が許可された状態でジョイスティック３３ｂが操作されることにより、ポジショナ４０が移動される。

また、操作ハンドル３４は、医療用台車３の表示部３３ａの近傍に配置されている。そして、操作ハンドル３４は、看護師、技師などの操作者が把持するとともに回動することにより医療用台車３の移動を操作するスロットル３４ａを有する。具体的には、操作ハンドル３４は、入力装置３３の下方に配置されている。そして、スロットル３４ａが、手前側から奥側に回動されることにより、医療用台車３が前進する。また、スロットル３４ａが、奥側から手前側に回動されることにより、医療用台車３が後進する。また、スロットル３４ａの回動量に応じて医療用台車３の速度が変更される。また、操作ハンドル３４は、Ｒ方向で示される左右に回動可能に構成されており、操作ハンドル３４の回動とともに医療用台車３が回動する。

また、医療用台車３の操作ハンドル３４に、医療用台車３の移動を許可または不許可とするイネーブルスイッチ３４ｂが配置されている。そして、イネーブルスイッチ３４ｂが押下され医療用台車３の移動が許可された状態で操作ハンドル３４のスロットル３４ａが操作されることにより、医療用台車３が移動される。

図１に示すように、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次元に移動させる。

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４３により連結されている。

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。複数のロボットアーム６０は、各々のロボットアーム６０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。

アームベース５０には、図９に示される、ステータスインジケータ５３およびアームステータスインジケータ５４が配置されている。ステータスインジケータ５３は、手術支援システム１００の状態を表示する。アームステータスインジケータ５４は、ロボットアーム６０の状態を表示する。

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。

図４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ＪＴ８軸線とを有する。ＪＴ１からＪＴ７までの軸線は、アーム部６１の関節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。アーム部６１は、ベース部６２、リンク部６３、および関節６４を含む。

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、後述するアーム操作部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。

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および後述するピボット位置ＰＰを教示するためのピボット位置教示器具７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とシャフト４ｃとを含む。

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。

（インストゥルメントの構成）
図５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。

鉗子４ｂは、第１支持体４ｅと、第２支持体４ｆとを含む。第１支持体４ｅは、ジョー部材１０４ａおよび１０４ｂの基端側をＪＴ１１軸線周りに回転可能に支持する。第２支持体４ｆは、第１支持体４ｅの基端側をＪＴ１０軸線周りに回転可能に支持する。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。

（アーム操作部の構成）
図６に示すように、アーム操作部８０は、ロボットアーム６０に取り付けられており、ロボットアーム６０を操作する。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。

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。

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。看護師、助手などの操作者によりアーム操作部８０が把持された状態で、イネーブルスイッチ８１が押下されることにより、ロボットアーム６０による手術器具４の移動が許可される。

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。ジョイスティック８２は、ロボットアーム６０の移動方向および移動速度を操作する。ジョイスティック８２が倒された方向および倒された角度に応じて、ロボットアーム６０が移動される。

リニアスイッチ８３は、手術器具４の長手方向であるＺ方向に手術器具４を移動させるためのスイッチである。リニアスイッチ８３は、手術器具４を患者Ｐに挿入する方向に移動させるリニアスイッチ８３ａと、手術器具４を患者Ｐから離間するに方向に移動させるリニアスイッチ８３ｂとを含む。リニアスイッチ８３ａとリニアスイッチ８３ｂとは、共に、押しボタンスイッチからなる。

モード切替ボタン８４は、手術器具４を図７に示す並進移動させるモードと図８に示す回転移動させるモードとを切り替えるための押しボタンスイッチである。図７に示すように、ロボットアーム６０を並進移動させるモードでは、手術器具４の先端４ｄが、Ｘ－Ｙ平面上において移動するように、ロボットアーム６０が移動される。図８に示すように、ロボットアーム６０を回転移動させるモードでは、ピボット位置ＰＰが記憶部３２に記憶されていない時は、鉗子４ｂを中心に回転移動し、ピボット位置ＰＰが記憶部３２に記憶されている時は、ピボット位置ＰＰを支点として手術器具４が回転移動するように、ロボットアーム６０が移動される。なお、手術器具４のシャフト４ｃがトロカールＴに挿入された状態で、手術器具４が回転移動される。モード切替ボタン８４は、アーム操作部８０のＺ方向側の面に配置されている。

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。モードインジケータ８４ａの点灯は、回転移動モードを表し、消灯は、並進移動モードを表す。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。モードインジケータ８４ａは、アーム操作部８０のＺ方向側の面に配置されている。

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を教示するための押しボタンスイッチである。

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。内視鏡６が取り付けられたロボットアーム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が押下されることにより、他のロボットアーム６０およびアームベース５０の位置が最適化される。

（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、アーム１２１および操作ハンドル２１を含む操作部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とを含む。操作部１２０は、医師などの操作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。

操作部１２０は、手術器具４を操作するためのハンドルである。また、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操作部１２０と、右側に配置され、操作者の右手により操作される操作部１２０と、を含んでいる。操作部１２０Ｌおよび操作部１２０Ｒは、各々、操作ハンドル２１Ｌおよび操作ハンドル２１Ｒを含む。

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手術支援ロボット１は遠隔操作装置２による操作が可能になる。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。

（制御系の構成）
図９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。

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およびポジショナ制御部３１ｂと通信するように配置され、手術支援システム１００の全体を制御する。具体的には、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の各々と通信し、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。制御装置１３０は、医療用台車３の内部に配置されている。

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。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の数に対応した複数のアーム制御部３１ａが配置されている。

図９に示すように、入力装置３３は、制御装置１３０にＬＡＮなどによって接続されている。ステータスインジケータ５３、アームステータスインジケータ５４、操作ハンドル３４、スロットル３４ａ、ジョイスティック３３ｂ、スタビライザ３４ｃおよび電動シリンダ３４ｄと、ポジショナ制御部３１ｂとは、配線１４５によって、互いの情報を共有可能な通信ネットワークによりシリアル通信接続されている。なお、図９では、１つの配線１４５に、ステータスインジケータ５３、アームステータスインジケータ５４などの全てが接続されているように記載されているが、実際には、ステータスインジケータ５３、アームステータスインジケータ５４、操作ハンドル３４、スロットル３４ａ、ジョイスティック３３ｂ、スタビライザ３４ｃおよび電動シリンダ３４ｄごとに、配線１４５が配置されている。

図１０に示すように、アーム部６１には、複数の関節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。医療用台車３の内部には、サーボモータＭ１を制御するためのサーボ制御部Ｃ１がアーム制御部３１ａに隣接して配置されている。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。

アーム部６１の関節６４と、ポジショナ４０の関節４３の各々には、ブレーキＢＲＫが搭載されている。また、医療用台車３の前輪と、アームベース５０および並進移動機構部７０にもブレーキＢＲＫが搭載されている。アーム制御部３１ａからアーム部６１の関節６４と並進移動機構部７０とに搭載された各ブレーキＢＲＫへ制御信号が各々一方通行で送信される。制御信号は、ブレーキＢＲＫをオンオフする信号である。ブレーキＢＲＫをオンする信号は、ブレーキＢＲＫが効いている状態を保持する信号を含む。ポジショナ制御部３１ｂから、ポジショナ４０の関節４３とアームベース５０とに搭載された各ブレーキＢＲＫへの制御信号についても同様である。アームベース５０と、アーム部６１と、並進移動機構部７０とは、起動時に全てのブレーキＢＲＫが解除され、重力に抗するようにサーボモータＳＭが駆動されることにより、ロボットアーム６０の姿勢とアームベース５０の姿勢とが維持される。手術支援システム１００にエラーが発生した際には、アームベース５０と、アーム部６１と、並進移動機構部７０とに搭載されたブレーキＢＲＫがオンされる。手術支援システム１００のエラーが解除されると、アームベース５０と、アーム部６１と、並進移動機構部７０とに搭載されたブレーキＢＲＫはオフされる。手術支援システム１００のシャットダウン操作によって、アームベース５０と、アーム部６１と、並進移動機構部７０とに搭載されたブレーキＢＲＫはオンされる。また、医療用台車３の前輪は、常にブレーキＢＲＫがオンされており、医療用台車３のイネーブルスイッチ３４ｂが押下されている間だけブレーキＢＲＫが解除される。また、ポジショナ４０の各関節４３は、常にブレーキＢＲＫがオンされており、医療用台車３のイネーブルスイッチ３３ｃが押下されている間だけブレーキＢＲＫが解除される。

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、医療用台車３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。

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、医療用台車３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。

図１１に示すように、ポジショナ４０には、ポジショナ４０の複数の関節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。

医療用台車３は、車輪を備えており、駆動輪としての前輪と、操作ハンドル３４によって操舵される後輪とを有する。なお、後輪は、前輪よりも操作ハンドル３４に近い側に配置されている。また、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Ｍ５と、エンコーダＥ５と、減速機とブレーキが配置されている。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。また、医療用台車３の操作ハンドル３４には、図３に示すポテンショメータＰ１が配置されており、スロットル３４ａの捻りに応じてポテンショメータＰ１で検出した回転角に基づき、前輪のサーボモータＭ５は駆動される。また、医療用台車３の後輪は、双輪形式であり、操作ハンドル３４の左右の回動に基づき、後輪は操舵される。また、医療用台車３の操作ハンドル３４には、図３に示すポテンショメータＰ２が回動軸に配置されており、医療用台車３の後輪には、サーボモータＭ５ａとエンコーダＥ５ａと減速機が配置されている。減速機は、サーボモータＭ５ａ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。操作ハンドル３４の左右の回動に応じてポテンショメータＰ２で検出した回転角に基づき、サーボモータＭ５ａは駆動される。すなわち、操作ハンドル３４の左右の回動による後輪の操舵は、サーボモータＭ５ａによりパワーアシストされるように構成されている。

医療用台車３は、前輪が駆動されることにより、前後方向に移動する。また、医療用台車３の操作ハンドル３４が回動されることにより、後輪が操舵されて、医療用台車３が左右方向に回動する。

図１１に示すように、医療用台車３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が配置されている。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、医療用台車３には、医療用台車３の前輪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が配置されている。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。医療用台車３には、医療用台車３の後輪の操舵をパワーアシストするサーボモータＭ５ａを制御するためのサーボ制御部Ｃ５ａが配置されている。サーボ制御部Ｃ５ａには、サーボモータＭ５ａの回転角を検出するためのエンコーダＥ５ａが電気的に接続されている。

図９に示すように、制御装置１３０は、アーム操作部８０に受け付けられた操作に基づいてロボットアーム６０を制御する。たとえば、制御装置１３０は、アーム操作部８０のジョイスティック８２に受け付けられた操作に基づいてロボットアーム６０を制御する。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を制御装置１３０に出力する。制御装置１３０は受け取った入力信号と、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、アーム制御部３１ａを介して、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、電流指令を生成するとともに、電流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、ロボットアーム６０が移動される。

制御装置１３０は、アーム操作部８０のリニアスイッチ８３からの入力信号に基づいてロボットアーム６０を制御する。具体的には、アーム制御部３１ａは、リニアスイッチ８３から入力された入力信号を制御装置１３０に出力する。制御装置１３０は受け取った入力信号と、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、アーム制御部３１ａを介して、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、電流指令を生成するとともに、電流指令をサーボモータＭ１またはＭ３に出力する。これにより、リニアスイッチ８３に入力された動作指令に沿うように、ロボットアーム６０が移動される。

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、減速機とが配置されている。ポジショナ４０のサーボモータＳＭを制御するサーボ制御部ＳＣは、医療用台車３に配置されている。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。

操作制御部１１０は、遠隔操作装置２の本体に配置されている。操作制御部１１０は、操作部１２０を制御する。操作制御部１１０は、左手用の操作部１２０と右手用の操作部１２０との各々に対応するように配置されている。操作部１２０には、操作部１２０の複数の関節に対応するように、サーボモータＳＭと、エンコーダＥＮと、減速機とが配置されている。操作部１２０のサーボモータＳＭを制御するサーボ制御部ＳＣは、操作制御部１１０に隣接して遠隔操作装置２の本体に配置されている。

（手術支援ロボットの姿勢の移行）
本実施形態では、図１２に示すように、制御装置１３０は、ロボット本体部を、現在の姿勢から第１の姿勢に移行させる制御を行う。第１の姿勢は、後述する可変制御パラメータｈを含む複数の制御パラメータによって定義される。可変制御パラメータｈは、ジョイスティック３３ｂの操作によって所定の範囲内で変更可能である。また、複数の制御パラメータは、固定制御パラメータを含む。第１の姿勢は、格納姿勢と、ドレープ姿勢と、待機姿勢と、ロールイン姿勢と、清掃姿勢と、搬送姿勢と、のうちの少なくとも１つを含む。本実施形態では、第１の姿勢は、上記の全ての姿勢を含む。格納姿勢とは、手術支援ロボット１を格納する際の姿勢である。ドレープ姿勢とは、手術支援ロボット１を滅菌ドレープにより覆う際の姿勢である。待機姿勢とは、手術支援ロボット１を手術の開始前に待機させる際の姿勢である。ロールイン姿勢とは、手術支援ロボット１を患者Ｐまで移動させる際の姿勢である。清掃姿勢とは、手術支援ロボット１を清掃する際の姿勢である。搬送姿勢とは、手術支援ロボット１を搬送する際の姿勢である。

図１３に示すように、入力装置３３の表示部３３ａに、上記の第１の姿勢の各々に移行させるためのボタン３３ｄが表示される。看護師、技師などの操作者が表示部３３ａのボタン３３ｄを押下することにより、制御装置１３０は、押下されたボタン３３ｄに対応する第１の姿勢に移行させる制御を行う。具体的には、操作者が表示部３３ａにボタン３３ｄを押下した後、イネーブルスイッチ３３ｃが押下された状態で、ジョイスティック３３ｂが、Ｘａ１方向に傾けられることにより、手術支援ロボット１が、現在の姿勢から第１の姿勢に移行される。Ｘａ１方向は、第２の方向の一例である。

本実施形態では、ジョイスティック３３ｂは、手術支援ロボット１の現在の姿勢から第１の姿勢への移行が完了する前に、操作者による、第１の姿勢を調整するための可変制御パラメータｈの調整の操作を受け付ける。第１の姿勢の調整は、第１の姿勢における手術支援ロボット１の高さＨと、第１の姿勢における前方への手術支援ロボット１の張り出しの量と、第１の姿勢における左右方向への手術支援ロボット１の張り出しの量と、第１の姿勢における左右方向への手術支援ロボット１の回転角度と、のうちの少なくとも１つ調整を含む。本実施形態では、第１の姿勢の調整は、上記の調整の全てを含む。

手術支援ロボット１の高さＨとは、Ｚａ方向における手術支援ロボット１の高さＨを意味する。前方への手術支援ロボット１の張り出しの量とは、Ｙａ１方向への手術支援ロボット１の突出量を意味する。左右方向への手術支援ロボット１の張り出しの量とは、Ｘａ１方向またはＸａ２方向への手術支援ロボット１の突出量を意味する。左右方向への手術支援ロボット１の回転角度とは、Ｚａ方向に沿った軸線周りの手術支援ロボット１の回転角度を意味する。

本実施形態では、制御装置１３０は、ロボットアーム６０およびポジショナ４０を、現在の姿勢から、可変制御パラメータｈの調整後の第１の姿勢に移行させる制御を行う。すなわち、ロボットアーム６０およびポジショナ４０の両方に対して、姿勢が調整される。

図１４、図１５および図１６では、手術支援ロボット１の格納姿勢が示されている。図１４、図１５および図１６の順に、手術支援ロボット１の高さＨが高くなる。図１４は、高さＨの調整が行われない状態の手術支援ロボット１が示されている。図１５および図１６は、高さＨの調整が行われた状態の手術支援ロボット１が示されている。図１４では、手術支援ロボット１の高さＨが小さくなる一方、手術支援ロボット１の前後方向の張り出し量が大きくなる。図１６では、手術支援ロボット１の高さＨが大きくなる一方、手術支援ロボット１の前後方向の張り出し量が小さくなる。

図１７、図１８および図１９では、手術支援ロボット１のドレープ姿勢が示されている。図１７、図１８および図１９の順に、手術支援ロボット１の高さＨが高くなる。図１７は、高さＨの調整が行われない状態の手術支援ロボット１が示されている。図１８および図１９は、高さＨの調整が行われた状態の手術支援ロボット１が示されている。図１７では、手術支援ロボット１の高さＨが小さくなるので、操作者によるアームベース５０を滅菌ドレープに覆う作業が容易になる。図１９では、手術支援ロボット１の高さＨが大きくなるとともに、隣り合うロボットアーム６０同士の間隔が大きくなる。これにより。操作者によるロボットアーム６０を滅菌ドレープに覆う作業が容易になる。なお、アームベース５０に配置される４つのロボットアーム６０のうちの中央のロボットアーム６０ｂおよびロボットアーム６０ｃは、アームベース５０に固定されている。両端に配置されるロボットアーム６０ａおよびロボットアーム６０ｄは、それぞれ直線移動でき、ロボットアーム６０同士の間隔を調整できる。アームベース５０は、サーボモータＳＭ、エンコーダＥＮ、減速機、サーボ制御部ＳＣ、および、ブレーキＢＲＫを有しており、サーボモータＳＭの駆動力をベルトとプーリとに伝達することにより、ロボットアーム６０同士の間隔を調整できる。なお、サーボ制御部ＳＣは、医療用台車３に配置されている。

本実施形態では、図２０に示すように、制御装置１３０は、ジョイスティック３３ｂにより第１の姿勢の調整の操作が受け付けられた場合、手術支援ロボット１を現在の姿勢から可変制御パラメータｈの調整後の第１の姿勢に移行させる制御を行う。図２０において、ｈは、第１の姿勢の調整のための制御パラメータを示す。ｈ＝０の場合は、第１の姿勢の調整が行われていないことを意味する。ｓは、手術支援ロボット１の姿勢の移行の進行度を示す。ｓ＝０は、手術支援ロボット１の移行前の時点を意味する。ｓ＝１は、手術支援ロボット１の移行の完了の時点を意味する。つまり、ｓ＝０の時点の手術支援ロボット１の姿勢は、現在の姿勢である。ｓ＝１の時点の手術支援ロボット１の姿勢は、第１の姿勢である。

本実施形態では、ジョイスティック３３ｂは、手術支援ロボット１が現在の姿勢から第１の姿勢に移行する移行の開始から移行の完了までの間の任意の時点において、操作者による可変制御パラメータｈの調整の操作を受け付ける。すなわち、ジョイスティック３３ｂは、ｓ＝０からｓ＝１までのいずれの時点においても、操作者による可変制御パラメータｈの調整の操作を受け付ける。つまり、ジョイスティック３３ｂは、ｓ＝０からｓ＝１までの途中でも、可変制御パラメータｈの調整の操作を受け付ける。図１２に示すように、手術支援ロボット１が現在の姿勢から第１の姿勢に移行する間の途中の姿勢は、可変制御パラメータｈと進行度ｓとによって決まる。

本実施形態では、ジョイスティック３３ｂは、手術支援ロボット１の現在の姿勢から第１の姿勢への移行の開始時に、操作者による可変制御パラメータｈの調整の操作を受け付ける。すなわち、ジョイスティック３３ｂは、ｓ＝０の時点における現在の姿勢の調整の操作を受け付ける。現在の姿勢が調整された後、手術支援ロボット１が第１の姿勢へ移行される。

本実施形態では、図２１および図２２に示すように、可変制御パラメータｈは、手術支援ロボット１の姿勢を定義する複数の制御パラメータに含まれている。ジョイスティック３３ｂは、操作者による操作に基づいて、手術支援ロボット１の姿勢を定義する複数の制御パラメータに含まれる可変制御パラメータｈを調整する。具体的には、本実施形態では、制御装置１３０は、ジョイスティック３３ｂにより受け付けられた調整の操作に基づいて、制御パラメータとしてのポジショナ４０の関節４３およびロボットアーム６０の関節６４の回転角と、制御パラメータとしての手術支援ロボット１の座標とのうちの少なくとも一方を変化させる制御を行う。図２１に示すように、たとえば、ロボットアーム６０のＪＴ１からＪＴ８までの軸線に対応するサーボモータＳＭの回転角が、第１の姿勢毎に規定されている。図２１において、ω１からω８は、固定制御パラメータである。可変制御パラメータｈは、所定の範囲内で変更可能である。たとえば、可変制御パラメータｈの上限は、１であり、下限は、０である。ジョイスティック３３ｂは、可変制御パラメータｈの上限と下限との間において、可変制御パラメータｈの調整を受け付ける。αおよびβは定数である。すなわち、図２１に示される例では、ＪＴ２およびＪＴ７の軸線に対応するロボットアーム６０の関節６４は、ジョイスティック３３ｂにより受け付けられた調整の操作に基づいて、回転角が変化される。これにより、ジョイスティック３３ｂにより受け付けられた調整の操作に基づいて、ロボットアーム６０の第１の姿勢が調整される。

図２２に示す例では、ポジショナ４０の座標および回転角が、第１の姿勢毎に規定されている。ＲＸは、Ｘ軸周りの回転角、ＲＹは、Ｙ軸周りの回転角、および、ＲＺは、Ｚ軸周りの回転角である。Ｊ７は、アームベース５０を支持するポジショナ４０の先端部の回転軸線である。Ｊ８およびＪ９は、アームベース５０に対するロボットアーム６０の回転軸線である。図２２において、ｘ、ｙ、ｚ、ｒｘ、ｒｙ、ｒｚ、ω１７、ω１８およびω１９は、固定制御パラメータである。図２２に示す例では、Ｚ軸の座標に、上限と下限とを有する制御パラメータであるｈが含まれている。なお、γは、定数ある。すなわち、図２２に示される例では、ポジショナ４０のＺ軸方向の位置は、ジョイスティック３３ｂにより受け付けられた調整の操作に基づいて、変化される。これにより、ジョイスティック３３ｂにより受け付けられた調整の操作に基づいて、第１の姿勢における手術支援ロボット１の高さＨが調整される。

本実施形態では、図１３に示すように、操作者によりジョイスティック３３ｂが操作されることにより、可変制御パラメータｈの調整の操作が受け付けられる。具体的には、操作者によりジョイスティック３３ｂがＹａ方向に傾けられた場合に、可変制御パラメータｈの調整の操作が受け付けられる。操作者によりジョイスティック３３ｂがＹａ方向に交差するＸａ１方向に傾けられた場合に、制御装置１３０は、手術支援ロボット１を、現在の姿勢から、可変制御パラメータｈの調整後の第１の姿勢に移行させる制御を行う。たとえば、ジョイスティック３３ｂがＹａ１方向に傾けられた場合、可変制御パラメータｈの値が増加する。ジョイスティック３３ｂがＹａ２方向に傾けられた場合、可変制御パラメータｈの値が減少する。ジョイスティック３３ｂがＸａ１方向に傾けられた場合、進行度ｓの値が増加する。Ｙａ方向は、第１の方向の一例である。

本実施形態では、ジョイスティック３３ｂは、Ｙａ方向への傾きの大きさに応じた、第１の姿勢の調整の操作を受け付ける。すなわち、ジョイスティック３３ｂのＹａ１方向への傾きが大きくなるに従って、可変制御パラメータｈの値の増加が速くなる。ジョイスティック３３ｂのＹａ２方向への傾きが大きくなるに従って、可変制御パラメータｈの値の減少が速くなる。また、ジョイスティック３３ｂのＸａ１方向への傾きが大きくなるに従って、進行度ｓの値の増加が速くなる。

本実施形態では、イネーブルスイッチ３３ｃによって手術支援ロボット１の姿勢の移行が許可されている状態で、操作者によりジョイスティック３３ｂがＹａ方向に傾けられた場合に、可変制御パラメータｈの調整の操作が受け付けられる。また、イネーブルスイッチ３３ｃによって手術支援ロボット１の姿勢の移行が許可されている状態で、操作者によりジョイスティック３３ｂがＸａ１方向に傾けられた場合に、制御装置１３０は、手術支援ロボット１を、現在の姿勢から、第１の姿勢に移行させる制御を行う。すなわち、操作者によりイネーブルスイッチ３３ｃが押下されている状態で、ジョイスティック３３ｂの操作が受け付けられる。

（手術支援システムの制御方法）
次に、手術支援システム１００の制御方法について説明する。なお、手術台５に載置された患者Ｐの体表面Ｓには、予め４つのトロカールＴ４が配置されている。また、ロボットアーム６０には、手術器具４は取り付けられていない。また、以下では、手術支援ロボット１がロールイン姿勢に移行する際に、ジョイスティック３３ｂにより可変制御パラメータｈの調整が受け付けられる例について説明する。

図２３に示すように、ステップＳ１において、手術支援ロボット１の位置決めの準備が行われる。具体的には、図２４に示すように、表示部３３ａのタッチパネルにおいて、腹部などの術部と、患者Ｐに対する手術支援ロボット１の挿入方向とが選択される。

次に、ステップＳ２において、図２４に示すように、表示部３３ａに表示されているロールインのボタンが押下される。これにより、ロールインモードが設定され、手術支援ロボット１がロールイン姿勢をとるようにアームベース５０およびロボットアーム６０の移動動作を制御する。ロールイン姿勢は、手術支援ロボット１の移動によってロボットアーム６０が患者Ｐの上方に位置付けられたときに、患者Ｐと干渉しないように各ロボットアーム６０が折畳まれた姿勢であり、アームベース５０に設けられた撮影部５１が鉛直下方を撮影できるようにポジショナ４０によってアームベース５０が配置された姿勢であり、且つ、ステップＳ１で選択された術部の情報と挿入方向の情報に基づいて各ロボットアーム６０の配列方向が対応するようにポジショナ４０によってアームベース５０が配置された姿勢である。即ち、表示部３３ａに表示されているロールインのボタンが押下されロールインモードに移行後、イネーブルスイッチ３３ｃが押下されポジショナ４０の移動が許可された状態でジョイスティック３３ｂが操作されることにより、制御装置１３０は、自動的に手術支援ロボット１がロールイン姿勢をとるようにポジショナ４０および各ロボットアーム６０を移動させる。

ここで、本実施形態では、手術支援ロボット１の現在の姿勢から第１の姿勢への移行が完了する前に、操作者による可変制御パラメータｈの調整の操作が受け付けられる。たとえば、手術支援ロボット１がｓ＝０の現在の姿勢の状態で、操作者によりジョイスティック３３ｂがＹａ１方向に傾けられた場合に、可変制御パラメータｈの値が大きくされる。次に、操作者によりジョイスティック３３ｂがＸａ１方向に傾けられることにより、手術支援ロボット１が現在の姿勢からロールイン姿勢に移行される。その結果、ロールイン姿勢に移行後の手術支援ロボット１の高さＨは、第１の姿勢の調整が行われない場合に比べて大きくなる。

次に、ステップＳ３において、図２５に示すように、ロボットアーム６０の移動動作後、表示部３３ａの画面が、撮影部５１によって撮影される画像に切り替わる。そして、図２５に示すように、操作者は、アームベース５０に設けられる撮影部５１により、手術台５と手術台５に載置された患者Ｐが撮影されるように医療用台車３を手術台５に近づける。具体的には、看護師、技師などの操作者は、表示部３３ａに表示された画像を見ながら、操作ハンドル３４を操作して、医療用台車３を患者Ｐの近傍まで移動させる。これにより、撮影部５１の真下にトロカールＴが配置される。そして、図２７に示すように、表示部３３ａ上において、略円形状の第１印部ＭＫ１の内部にトロカールＴが配置された状態となる。また、図２８に示すように、表示部３３ａ上において、略円形状の第１印部ＭＫ１の内部に、１つのトロカールＴが配置された状態で、残りのトロカールＴが、第２印部ＭＫ２の第１線部Ｌ１または第２線部Ｌ２上に沿って配置されるように、操作者は、ジョイスティック３３ｂによりポジショナ４０を操作する。

次に、ステップＳ４において、制御装置１３０は、表示部３３ａ上のアーム準備のボタンが押下されることに基づいて、複数のロボットアーム６０をセットアップ姿勢に移行させる。なお、セットアップ姿勢とは、各ロボットアーム６０が折畳まれたロールイン姿勢とは異なり、複数のロボットアーム６０の各々に図２９に示す内視鏡６または図３０に示すピボット位置教示器具７を取り付け易いように、互いのロボットアーム６０同士の間隔が広げられた姿勢を意味する。なお、ピボット位置教示器具７とは、ピボット位置ＰＰの教示の際に、インストゥルメントが取り付けられるロボットアーム６０の先端に、インストゥルメントの代わりに取り付けられる器具である。その後、操作者は、複数のロボットアーム６０の各々に内視鏡６またはピボット位置教示器具７を取り付ける。

次に、ステップＳ５において、アーム操作部８０によりロボットアーム６０が操作されることにより、ロボットアーム６０の先端側に取り付けられた内視鏡６またはピボット位置教示器具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、制御装置１３０は、ピボット位置ＰＰを記憶部３２に記憶させる。ピボット位置ＰＰは、１つの座標として記憶され、ピボット位置ＰＰの設定は、手術器具４の方向を設定するものではない。

［本実施形態の効果］
手術支援ロボット１の現在の姿勢から第１の姿勢への移行が完了する前に、操作者による、第１の姿勢を調整するための可変制御パラメータｈの調整の操作を受け付けるジョイスティック３３ｂが配置されている。制御装置１３０は、手術支援ロボット１を現在の姿勢から可変制御パラメータｈの調整後の第１の姿勢に移行させる制御を行う。これにより、手術支援ロボット１が第１の姿勢へ移行する際に、移行後の第１の姿勢を移行の完了前に調整することができる。このため、手術支援ロボット１を、操作者が状況に応じた姿勢に移行させることができる。

複数の制御パラメータは、固定制御パラメータを含む。これにより、固定制御パラメータによって定義される基準の姿勢から、可変制御パラメータｈを変化させることにより、手術支援ロボット１の姿勢を可変にすることができる。

制御装置１３０は、ジョイスティック３３ｂにより受け付けられた調整の操作に基づいて、制御パラメータとしてのポジショナ４０の関節４３およびロボットアーム６０の関節６４の回転角と、制御パラメータとしての手術支援ロボット１の座標とのうちの少なくとも一方を変化させる制御を行う。これにより、ポジショナ４０の関節４３およびロボットアーム６０の関節６４の回転角と、手術支援ロボット１の座標とのうちの少なくとも一方を変化させることにより、容易に、第１の姿勢を調整できる。

ジョイスティック３３ｂは、手術支援ロボット１が現在の姿勢から第１の姿勢に移行する際の、移行の開始から移行の完了までの間の任意の時点において、操作者による可変制御パラメータｈの調整の操作を受け付ける。これにより、移行の開始から移行の完了までの間の任意の時点において可変制御パラメータｈの調整の操作が受け付けられるので、操作者は、手術支援ロボット１の姿勢の移行の状態を見ながらリアルタイムで可変制御パラメータｈを調整できる。

制御装置１３０は、ロボットアーム６０およびポジショナ４０を、現在の姿勢から、可変制御パラメータｈの調整後の第１の姿勢に移行させる制御を行う。これにより、操作者は、ロボットアーム６０とポジショナ４０とを含む手術支援ロボット１の姿勢を調整できる。

ジョイスティック３３ｂは、手術支援ロボット１の現在の姿勢から第１の姿勢への移行の開始時に、操作者による制御パラメータの調整の操作を受け付ける。これにより、操作者は、手術支援ロボット１が静止している移行の開始時に可変制御パラメータｈを調整できるので、可変制御パラメータｈを容易に調整できる。

第１の姿勢は、手術支援ロボット１を格納する際の格納姿勢と、手術支援ロボット１を滅菌ドレープにより覆う際のドレープ姿勢と、手術支援ロボット１を手術の開始前に待機させる際の待機姿勢と、手術支援ロボット１を患者Ｐまで移動させる際のロールイン姿勢と、手術支援ロボット１を清掃する際の清掃姿勢と、手術支援ロボット１を搬送する際の搬送姿勢と、のうちの少なくとも１つを含む。これにより、操作者は、格納姿勢と、ドレープ姿勢と、待機姿勢と、ロールイン姿勢と、清掃姿勢と、搬送姿勢と、のうちの少なくとも１つを、操作者が状況に応じて調整できる。

ジョイスティック３３ｂは、第１の姿勢における手術支援ロボット１の高さＨと、第１の姿勢における前方への手術支援ロボット１の張り出しの量と、第１の姿勢における左右方向への手術支援ロボット１の張り出しの量と、第１の姿勢における左右方向への手術支援ロボット１の回転角度と、のうちの少なくとも１つの調整の操作を受け付ける。これにより、操作者は、手術支援ロボット１の、高さＨと、張り出しの量と、回転角度とのうちの少なくとも１つを、操作者が調整できる。

操作者によりジョイスティック３３ｂがＹａ方向に傾けられた場合に、可変制御パラメータｈの調整の操作が受け付けられ、操作者によりジョイスティック３３ｂがＹａ方向に交差するＸａ１方向に傾けられた場合に、制御装置１３０は、手術支援ロボット１を、現在の姿勢から、可変制御パラメータｈの調整後の第１の姿勢に移行させる制御を行う。これにより、１つのジョイスティック３３ｂによって、可変制御パラメータｈの調整の操作と、第１の姿勢への移行の操作とを行うことができる。そのため、可変制御パラメータｈの調整の操作と、第１の姿勢への移行の操作とを、別個の操作部によって行う場合と比較して、手術支援システム１００の構成を簡略できる。

ジョイスティック３３ｂは、Ｙａ方向への傾きの大きさに応じた、可変制御パラメータｈの調整の操作を受け付ける。これにより、操作者は、ジョイスティック３３ｂの傾け量を変化させるだけで、容易に、可変制御パラメータｈの調整量を変更できる。

イネーブルスイッチ３３ｃによって手術支援ロボット１の姿勢の移行が許可されている状態で、操作者によりジョイスティック３３ｂがＹａ方向に傾けられた場合に、可変制御パラメータｈの調整の操作が受け付けられ、操作者によりジョイスティック３３ｂがＸａ１方向に傾けられた場合に、制御装置１３０は、手術支援ロボット１を、現在の姿勢から、可変制御パラメータｈの調整後の第１の姿勢に移行させる制御を行う。これにより、操作者の意図していない状態で、可変制御パラメータｈの調整が受け付けられることをイネーブルスイッチ３３ｃにより抑制できる。

［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。

上記実施形態では、ジョイスティック３３ｂは、手術支援ロボット１の姿勢の移行の開始から移行の完了までの間の任意の時点において、操作者による可変制御パラメータｈの調整の操作を受け付ける例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、ジョイスティック３３ｂは、手術支援ロボット１の姿勢の移行の開始から移行の完了までの間の、予め定められた期間内のみにおいて可変制御パラメータｈの調整の操作を受け付けてもよい。

上記実施形態では、ロボットアーム６０とポジショナ４０とを含む手術支援ロボット１の第１の姿勢を調整する例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、ロボットアーム６０の姿勢のみ、または、ポジショナ４０の姿勢のみが調整されてもよい。

上記実施形態では、格納姿勢、ドレープ姿勢、待機姿勢、ロールイン姿勢、清掃姿勢および搬送姿勢が調整される例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、格納姿勢、ドレープ姿勢、待機姿勢、ロールイン姿勢、清掃姿勢および搬送姿勢のうちの一部の姿勢のみが調整されてもよい。また、手術支援ロボット１の上記の姿勢以外の姿勢が調整されてもよい。

上記実施形態では、可変制御パラメータｈが、０から１までの範囲で変更される例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、可変制御パラメータｈが、０から１までの範囲以外の範囲で変更されてもよい。

上記実施形態では、ジョイスティック３３ｂの操作によって変更される制御パラメータが、ｈのみである例を示したが、本開示はこれに限られない。ジョイスティック３３ｂの操作によって変更される制御パラメータが複数あってもよい。

上記実施形態では、ジョイスティック３３ｂがＹａ方向に傾けられることにより、可変制御パラメータｈの調整の操作が受け付けられる例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、ジョイスティック３３ｂがＺ方向に沿った軸線周りに回転されることにより、可変制御パラメータｈの調整の操作が受け付けられてもよい。

上記実施形態では、ジョイスティック３３ｂの操作により、可変制御パラメータｈの調整の操作が受け付けられる例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、押しボタン、スロットル、液晶パネルからの入力、スライドスイッチ、マウス、リモコンなどの操作により、可変制御パラメータｈの調整の操作が受け付けられてもよい。

上記実施形態では、制御装置１３０は、手術支援ロボット１を、可変制御パラメータｈの調整後の第１の姿勢に移行させる制御を行う例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、操作者による可変制御パラメータｈの調整後の第１の姿勢が記憶部３２に登録されてもよい。操作者によって、表示部３３ａの第１の姿勢を登録するためのボタンが押下されることにより、可変制御パラメータｈの調整後の第１の姿勢が記憶部３２に登録される。そして、制御装置１３０は、記憶部３２に登録されている第１の姿勢が操作者により選択された場合、手術支援ロボット１を、現在の姿勢から、記憶部３２に登録されている第１の姿勢に移行させる制御を行う。これにより、可変制御パラメータｈの調整後の第１の姿勢が登録されるので、２回目以降の第１の姿勢への移行の際に、操作者がジョイスティック３３ｂを操作することなく、手術支援ロボット１を可変制御パラメータｈの調整後の第１の姿勢に移行させることができる。その結果、２回目以降の第１の姿勢への移行の際の、操作者の負担を軽減できる。

上記実施形態では、制御装置１３０は、手術支援ロボット１を、可変制御パラメータｈの調整後の第１の姿勢に移行させる制御を行う例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、可変制御パラメータｈの調整後の第１の姿勢に移行する際に、制御装置１３０は、ポジショナ４０の関節４３およびロボットアーム６０の関節６４の軸速度の制限値を超えない範囲で、第１の姿勢に移行させてもよい。具体的には、制御装置１３０は、可変制御パラメータｈの調整後の第１の姿勢に移行する際に、手術支援ロボット１の並進移動成分および回転成分に対してスケーリングを行い、スケーリングを行った後の並進移動成分および回転成分に対して逆運動学計算を行うことにより、ポジショナ４０の関節４３およびロボットアーム６０の関節６４の回転角を算出する。なお、スケーリングとは、操作者がジョイスティック３３ｂを移動させる移動量よりも、手術支援ロボット１の移動量が小さくなるように調整することを意味する。

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。

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。

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。

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。

［態様］
上記した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

（項目１）
手術器具が取り付けられるロボット本体部と、
前記ロボット本体部を、現在の姿勢から第１の姿勢に移行させる制御を行う制御装置と、
前記ロボット本体部の前記現在の姿勢から前記第１の姿勢への移行が完了する前に、操作者による、前記第１の姿勢の調整の操作を受け付ける操作部と、を備え、
前記第１の姿勢は、可変制御パラメータを含む複数の制御パラメータによって定義され、
前記可変制御パラメータは、前記操作部の操作によって所定の範囲内で変更可能であり、
前記制御装置は、前記操作部の操作に基づいて、前記ロボット本体部を前記現在の姿勢から前記可変制御パラメータの調整後の前記第１の姿勢に移行させる制御を行う、手術支援システム。

（項目２）
前記複数の制御パラメータは、固定制御パラメータを含む、項目１に記載の手術支援システム。

（項目３）
前記ロボット本体部は、関節を有し、
前記制御装置は、前記操作部により受け付けられた調整の操作に基づいて、前記制御パラメータとしての前記関節の回転角と、前記制御パラメータとしての前記ロボット本体部の座標とのうちの少なくとも一方を変化させる制御を行う、項目２に記載の手術支援システム。

（項目４）
前記操作部は、前記ロボット本体部が前記現在の姿勢から前記第１の姿勢に移行する際の、移行の開始から移行の完了までの間の任意の時点において、前記操作者による前記可変制御パラメータの調整の操作を受け付ける、項目１から項目３までのいずれか１項に記載の手術支援システム。

（項目５）
前記ロボット本体部は、
前記手術器具が取り付けられるロボットアームと、
前記ロボットアームを移動するロボットアーム移動部と、を含み、
前記制御装置は、前記ロボットアームおよび前記ロボットアーム移動部を、前記現在の姿勢から、前記可変制御パラメータの調整後の前記第１の姿勢に移行させる制御を行う、項目１から項目４までのいずれか１項に記載の手術支援システム。

（項目６）
前記操作部は、前記ロボット本体部の前記現在の姿勢から前記第１の姿勢への移行の開始時に、操作者による前記制御パラメータの調整の操作を受け付ける、項目１から項目５までのいずれか１項に記載の手術支援システム。

（項目７）
前記第１の姿勢は、
前記ロボット本体部を格納する際の格納姿勢と、
前記ロボット本体部を滅菌ドレープにより覆う際のドレープ姿勢と、
前記ロボット本体部を手術の開始前に待機させる際の待機姿勢と、
前記ロボット本体部を患者まで移動させる際のロールイン姿勢と、
前記ロボット本体部を清掃する際の清掃姿勢と、
前記ロボット本体部を搬送する際の搬送姿勢と、のうちの少なくとも１つを含む、項目１から項目６までのいずれか１項に記載の手術支援システム。

（項目８）
前記操作部は、
前記第１の姿勢における前記ロボット本体部の高さと、
前記第１の姿勢における前方への前記ロボット本体部の張り出しの量と、
前記第１の姿勢における左右方向への前記ロボット本体部の張り出しの量と、
前記第１の姿勢における左右方向への前記ロボット本体部の回転角度と、のうちの少なくとも１つの調整の操作を受け付ける、項目１から項目７までのいずれか１項に記載の手術支援システム。

（項目９）
前記操作部は、ジョイスティックを含み、
前記操作者により前記ジョイスティックが第１の方向に傾けられた場合に、前記可変制御パラメータの調整の操作が受け付けられ、
前記操作者により前記ジョイスティックが前記第１の方向に交差する第２の方向に傾けられた場合に、前記制御装置は、前記ロボット本体部を、前記現在の姿勢から、前記可変制御パラメータの調整後の前記第１の姿勢に移行させる制御を行う、項目１から項目８までのいずれか１項に記載の手術支援システム。

（項目１０）
前記ジョイスティックは、前記第１の方向への傾きの大きさに応じた、前記可変制御パラメータの調整の操作を受け付ける、項目９に記載の手術支援システム。

（項目１１）
前記ロボット本体部の姿勢の移行を許可または不許可とするイネーブルスイッチをさらに備え、
前記イネーブルスイッチによって前記ロボット本体部の姿勢の移行が許可されている状態で、前記操作者により前記ジョイスティックが前記第１の方向に傾けられた場合に、前記可変制御パラメータの調整の操作が受け付けられ、前記操作者により前記ジョイスティックが前記第２の方向に傾けられた場合に、前記制御装置は、前記ロボット本体部を、前記現在の姿勢から、前記可変制御パラメータの調整後の前記第１の姿勢に移行させる制御を行う、項目９または項目１０に記載の手術支援システム。

（項目１２）
手術器具が取り付けられるロボット本体部の現在の姿勢から第１の姿勢への移行が完了する前に、操作者による、前記第１の姿勢を調整するための、所定の範囲内で変更可能である可変制御パラメータの調整の操作を受け付けることと、
前記ロボット本体部を、前記現在の姿勢から前記可変制御パラメータの調整後の前記第１の姿勢に移行させることと、を備える、手術支援システムの制御方法。

１ 手術支援ロボット（ロボット本体部）
４ 手術器具
３２ 記憶部
３３ｂ ジョイスティック（操作部）
３３ｃ イネーブルスイッチ
４０ ポジショナ（ロボットアーム移動部）
４３ 関節
６０ ロボットアーム
６４ 関節
１００ 手術支援システム
１３０ 制御装置
ｈ 可変制御パラメータ
Ｈ 高さ
Ｐ 患者
Ｘａ１ 第２の方向
Ｙａ 第１の方向

Claims (12)

1. 手術器具が取り付けられるロボット本体部と、
   前記ロボット本体部を、現在の姿勢から第１の姿勢に移行させる制御を行う制御装置と、
   前記ロボット本体部の前記現在の姿勢から前記第１の姿勢への移行が完了する前に、操作者による、前記第１の姿勢の調整の操作を受け付ける操作部と、を備え、
   前記第１の姿勢は、可変制御パラメータを含む複数の制御パラメータによって定義され、
   前記可変制御パラメータは、前記操作部の操作によって所定の範囲内で変更可能であり、
   前記制御装置は、前記操作部の操作に基づいて、前記ロボット本体部を前記現在の姿勢から前記可変制御パラメータの調整後の前記第１の姿勢に移行させる制御を行う、手術支援システム。
2. 前記複数の制御パラメータは、固定制御パラメータを含む、請求項１に記載の手術支援システム。
3. 前記ロボット本体部は、関節を有し、
   前記制御装置は、前記操作部により受け付けられた調整の操作に基づいて、前記制御パラメータとしての前記関節の回転角と、前記制御パラメータとしての前記ロボット本体部の座標とのうちの少なくとも一方を変化させる制御を行う、請求項２に記載の手術支援システム。
4. 前記操作部は、前記ロボット本体部が前記現在の姿勢から前記第１の姿勢に移行する際の、移行の開始から移行の完了までの間の任意の時点において、前記操作者による前記可変制御パラメータの調整の操作を受け付ける、請求項１に記載の手術支援システム。
5. 前記ロボット本体部は、
   前記手術器具が取り付けられるロボットアームと、
   前記ロボットアームを移動するロボットアーム移動部と、を含み、
   前記制御装置は、前記ロボットアームおよび前記ロボットアーム移動部を、前記現在の姿勢から、前記可変制御パラメータの調整後の前記第１の姿勢に移行させる制御を行う、請求項１に記載の手術支援システム。
6. 前記操作部は、前記ロボット本体部の前記現在の姿勢から前記第１の姿勢への移行の開始時に、操作者による前記制御パラメータの調整の操作を受け付ける、請求項１に記載の手術支援システム。
7. 前記第１の姿勢は、
   前記ロボット本体部を格納する際の格納姿勢と、
   前記ロボット本体部を滅菌ドレープにより覆う際のドレープ姿勢と、
   前記ロボット本体部を手術の開始前に待機させる際の待機姿勢と、
   前記ロボット本体部を患者まで移動させる際のロールイン姿勢と、
   前記ロボット本体部を清掃する際の清掃姿勢と、
   前記ロボット本体部を搬送する際の搬送姿勢と、のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の手術支援システム。
8. 前記操作部は、
   前記第１の姿勢における前記ロボット本体部の高さと、
   前記第１の姿勢における前方への前記ロボット本体部の張り出しの量と、
   前記第１の姿勢における左右方向への前記ロボット本体部の張り出しの量と、
   前記第１の姿勢における左右方向への前記ロボット本体部の回転角度と、のうちの少なくとも１つの調整の操作を受け付ける、請求項１に記載の手術支援システム。
9. 前記操作部は、ジョイスティックを含み、
   前記操作者により前記ジョイスティックが第１の方向に傾けられた場合に、前記可変制御パラメータの調整の操作が受け付けられ、
   前記操作者により前記ジョイスティックが前記第１の方向に交差する第２の方向に傾けられた場合に、前記制御装置は、前記ロボット本体部を、前記現在の姿勢から、前記可変制御パラメータの調整後の前記第１の姿勢に移行させる制御を行う、請求項１に記載の手術支援システム。
10. 前記ジョイスティックは、前記第１の方向への傾きの大きさに応じた、前記可変制御パラメータの調整の操作を受け付ける、請求項９に記載の手術支援システム。
11. 前記ロボット本体部の姿勢の移行を許可または不許可とするイネーブルスイッチをさらに備え、
    前記イネーブルスイッチによって前記ロボット本体部の姿勢の移行が許可されている状態で、前記操作者により前記ジョイスティックが前記第１の方向に傾けられた場合に、前記可変制御パラメータの調整の操作が受け付けられ、前記操作者により前記ジョイスティックが前記第２の方向に傾けられた場合に、前記制御装置は、前記ロボット本体部を、前記現在の姿勢から、前記可変制御パラメータの調整後の前記第１の姿勢に移行させる制御を行う、請求項９に記載の手術支援システム。
12. 手術器具が取り付けられるロボット本体部の現在の姿勢から第１の姿勢への移行が完了する前に、操作者による、前記第１の姿勢を調整するための、所定の範囲内で変更可能である可変制御パラメータの調整の操作を受け付けることと、
    前記ロボット本体部を、前記現在の姿勢から前記可変制御パラメータの調整後の前記第１の姿勢に移行させることと、を備える、手術支援システムの制御方法。

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