JP3695779B2 - Manipulator system - Google Patents

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Description

【0001】 [0001]
【産業上の利用分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
この発明は、スコープ又は処置具等を制御する複数のマニピュレータユニットから構成されたマニピュレータシステムに関する。 This invention relates to a manipulator system including a plurality of manipulators unit for controlling the scope or treatment tool or the like.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
腹壁等の体壁に穴を開け、この穴を通じて内視鏡や処置具を経皮的に体腔内に挿入することにより、その体腔内での様々な処置( 診察を含む )を行う経皮的内視鏡下手術が、大きな切開が必要とないため、患者に負担をかけずにできる手術として近年注目されている。 A hole in the body wall of the abdominal wall or the like, by inserting percutaneously within a body cavity an endoscope and treatment tool through the hole, percutaneous performing the various procedures in a body cavity (including examination) endoscopic surgery, because a large incision without requiring, has been attracting attention in recent years as a surgical as possible without burdening the patient.
【0003】 [0003]
この内視鏡下手術では、マニピュレータに内視鏡( スコープ )や処置具を搭載し、内視鏡及び処理具を使用した手術を術者に代わってマニピュレータにより間接的に行う手術用マニピュレータシステムが提案されている。 In this endoscopic surgery, equipped with an endoscope (scope) and the treatment tool to a manipulator, endoscopic and surgical manipulator system indirectly performed by the manipulator on behalf of the operator surgery using processing equipment Proposed.
【0004】 [0004]
図20は、この手術用マニピュレータシステムの概略を示す図である。 Figure 20 is a diagram showing an outline of the surgical manipulator system.
61は、寝台62に載置され、腹腔鏡下手術を受ける被体である。 61 is mounted on the bed 62, as an object to be body undergoing laparoscopic surgery. この被体61の腹部内側の腹腔は気腹針(図示せず)により炭酸(CO2 )ガスが送り込まれて膨脹させられている。 The abdomen inside the abdominal cavity of the body 61 is carbonate (CO2) gas is brought the fed and is inflated by pneumoperitoneum needle (not shown).
【0005】 [0005]
この被体61の腹部には第1のトラカール63及び第2のトラカール64が差込まれ、その孔にはそれぞれスコープ65及び摘出等の処置を行う処置具66が挿入される。 This is the abdomen of the body 61 plugged the first trocar 63 and the second trocar 64, the treatment instrument 66 that performs treatment of the scope 65 and extraction, etc., respectively, are inserted into the hole.
【0006】 [0006]
前記スコープ65及び前記処置具66は、第1のマニピュレータ67及び第2のマニピュレータ68により固定点T1及び固定点T2で固定支持されている。 The scope 65 and the treatment instrument 66 is fixedly supported by the fixing point T1 and the fixed point T2 by a first manipulator 67 and the second manipulator 68. また前記第1のマニピュレータ67及び前記第2のマニピュレータ68は、それぞれ取付位置O1及び取付位置O2に設置されている。 The first manipulator 67 and the second manipulator 68 are respectively installed at the mounting position O1 and the mounting position O2.
【0007】 [0007]
従って、このような手術用マニピュレータによる間接的操作では、スコープによりモニタに映し出された腹腔内の患部の状態を見ながら、操作者は、処置具をマニピュレータにより操作することになる。 Thus, the indirect operation by such surgical manipulators while watching the state of the affected area in the abdominal cavity displayed on the monitor by a scope, the operator will be manipulated by a manipulator of the procedure instrument.
【0008】 [0008]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
マニピュレータの台数が多くなると、各マニピュレータ間の動作範囲が互いに重なり合うことになり、マニピュレータの動作状態によっては、マニピュレータ間で干渉、接触等が発生する可能性があるという問題があった。 When the number of the manipulator is increased, will be operating range between the manipulator overlap each other, depending on the operating state of the manipulator, interference between manipulators, contact or the like has a problem that may occur.
【0009】 [0009]
そこでこの発明は、各マニピュレータの位置を認識してマニピュレータ間で干渉、接触等が発生するのを確実に防止することができるマニピュレータシステムを提供することを目的とする。 Therefore it is an object of the present invention is to provide a manipulator system which can reliably prevent interference between the position recognition to the manipulator of each manipulator, contact or the like occurs.
【0010】 [0010]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
請求項1の発明は、体腔内の観察を行うスコープ又は体腔内で患部の処置を行う処置具等を制御する複数のマニピュレータユニットと前記複数のマニピュレータユニットが移動可能に固定されるベース部とから構成されたマニピュレータシステムにおいてスコープ又は処置具等を支持すると共に前記ベース部上を移動するマニピュレータと、 前記ベース部の所定の位置に対する前記マニピュレータの基準位置の情報及び他のマニピュレータユニットに設けられたマニピュレータの基準位置の情報を入力する入力手段と、 前記入力手段によりあらかじめ入力された情報に基づいて、前記他のマニピュレータユニットと干渉しない範囲で前記マニピュレータの動きを制御する制御手段と、を有することを特徴とするマニピュレータシステムであ The invention of claim 1, and a base portion in which a plurality of manipulator unit and the plurality of manipulator unit for controlling the treatment instrument or the like the treatment of the diseased portion with the scope or the body cavity to observe the body cavity is movably secured in configured manipulator system, provided on the base and manipulator moving on portion, the base portion of the information and other manipulators units of the reference position of the manipulator with respect to a predetermined position to support the scope or treatment tool or the like input means for inputting the information of the reference position of the manipulator, based on pre-input information by the input means, having a control means for controlling the movement of the manipulator in a range that does not interfere with the other manipulator units manipulator system der characterized by .
請求項2の発明は、前記入力手段及び前記制御手段は前記複数のマニピュレータユニットごとに設けられていることを特徴とする請求項1記載のマニピュレータシステムである。 The invention of claim 2, wherein the input means and the control means is a manipulator system according to claim 1, characterized in that provided for each of the plurality of manipulator units.
【0011】 [0011]
【作用】 [Action]
このような構成の本発明において、各マニピュレータユニット毎に、発生手段により、自己のマニピュレータの基準位置及び少なくともこのマニピュレータの周辺に位置する他のマニピュレータの基準位置の情報が発生し、これらの基準位置の情報に基づいて、制御手段により、マニピュレータが制御される。 In the present invention having such a configuration, each manipulator unit, the generation unit, information of the reference position of the other manipulator is located in the neighborhood of the reference position and at least the manipulator self manipulator occurs, these reference positions based on the information, the control means, the manipulator is controlled.
【0012】 [0012]
【実施例】 【Example】
以下、この発明の第1実施例を図1乃至図3を参照して説明する。 Hereinafter, a description will be given of a first embodiment of the present invention with reference to FIGS. なおこの第1実施例以降の各実施例は、この発明を手術用マニピュレータシステムに適用したものである。 Note each example after the first embodiment is obtained by applying this invention to a surgical manipulator system.
【0013】 [0013]
図1( a )は、手術用マニピュレータシステムの概略の構成を示す図であり、図1( b )は、基準座標系と固有座標系との間のねじれ角を説明するための図である。 1 (a) is a diagram showing a schematic configuration of a surgical manipulator system, FIG. 1 (b) is a diagram for explaining the twist angle between the reference coordinate system and the unique coordinate system.
【0014】 [0014]
1は患者が載置されるベットである。 1 is a bet that the patient is placed. このベット1の縁に沿ってマニピュレータを取付けるための取付用ベース2が設けられ、このベース2に第1のマニピュレータ3-1、第2のマニピュレータ3-2、第3のマニピュレータ3-3、…、第nのマニピュレータ3-n( 以下3と略する。図1では3個のマニピュレータ3-1〜3-3のみを図示する。 )のn個のマニピュレータがそれぞれ固定配置されている。 The mounting base 2 for mounting the manipulator along the edge of the bet 1 is provided on the base 2 first manipulator 3-1, the second manipulator 3-2, a third manipulator 3-3, ... , n pieces of the manipulator of the manipulator 3-n of the n (hereinafter 3 and abbreviated. illustrated only 1 in three manipulators 3-1 to 3-3.) are fixedly disposed, respectively.
【0015】 [0015]
これらの各マニピュレータ3には、それぞれコントローラ部4-1〜4-n( 以下4と略する。3個のコントローラ部4-1〜4-3のみを図示する。 )が接続され、この各コントローラ部4-1〜4-nには、それぞれキー入力部5-1〜5-n( 以下5と略す。3個のキー入力部を図示する。 )が接続されている。 Each of these manipulators 3, respectively (shown only .3 amino controller 4-1 to 4-3 which hereinafter abbreviated as 4.) The controller unit 4-1 to 4-n are connected, the respective controllers the parts 4-1 to 4-n, respectively (shown .3 pieces of key input section hereinafter referred to 5.) the key input unit 5-1 to 5-n are connected.
【0016】 [0016]
前記各コントローラ部4は、各マニピュレータ3をそれぞれ固有の座標系( x1 ,y1 ,z1 ) 〜( xn ,yn ,zn ) に基づいて制御する。 Each controller unit 4, each manipulator 3 each specific coordinate system (x1, y1, z1) ~ (xn, yn, zn) is controlled on the basis of. 前記ベース2の所定箇所には、前記各マニピュレータ3の座標系( x1 ,y1 ,z1 ) 〜( xn ,yn ,zn ) の基準座標としての座標系( x0 ,y0 ,z0 ) が設定されている。 A predetermined portion of the base 2, the coordinate systems of the manipulator 3 (x1, y1, z1) ~ (xn, yn, zn) coordinate system as reference coordinates (x0, y0, z0) is set . なお、各座標系のZ軸は全て図1の紙面に対して垂直上方向きに設定されている。 Incidentally, is set vertically upward direction to the Z axis is the plane of all Figure 1 of the coordinate system.
【0017】 [0017]
図2は、前記マニピュレータ3( 3-1〜3-n )の概略の構成を示す図で、図2( a )はマニピュレータ3の上面図、図2( b )はスコープ6を支持したマニピュレータ3の側面図を示し、図2( c )はマニピュレータ3によって支持される処置具7の一例としての処置具7を示す図である。 2, the manipulator 3 in a schematic diagram showing the configuration of (3-1 to 3-n), the top view of FIG. 2 (a) the manipulator 3, FIG. 2 (b) the manipulator 3 supporting the scope 6 It shows a side view of FIG. 2 (c) is a diagram showing a treatment instrument 7 is an example of a treatment tool 7 supported by the manipulator 3. 前記スコープ6及び前記処置具7は、前記ベット1に横臥した図示しない患者の腹腔内にカテーテルを通して挿入される。 The scope 6 and the treatment instrument 7 is inserted through the catheter into the abdominal cavity of a patient (not shown) lying on the bet 1.
【0018】 [0018]
前記各マニピュレータ3の外側には、前述した固有の座標系の基準となる点A( A1 ,…,An)、B( B1 ,…,Bn ) 、C( C1 ,…,Cn ) 、D( D1 ,…,Dn ) がそれぞれ形成されている。 Wherein the outside of each manipulator 3, point as a reference for specific coordinate system previously described A (A1, ..., An), B (B1, ..., Bn), C (C1, ..., Cn), D (D1 , ..., Dn) are respectively formed. なお、各マニピュレータ3の固有座標系( x,y,z )と点A、B、C、Dとの関係は予め決められている。 Incidentally, specific coordinate system of the manipulator 3 (x, y, z) and point A, B, C, the relationship between the D is predetermined.
【0019】 [0019]
前記マニピュレータ3は、縦方向及び横方向に伸縮するアームと、スコープ6又は処置具7を支持する方向を自由に変更できる先端部を有し、それらの各アクチュエータ機構は図示しないがモータにより駆動され、このモータと、このモータの回転状態( 回転数、回転角度 )を検出するエンコーダとが、前記マニピュレータ3内に設けられている。 The manipulator 3 has an arm for stretching in the vertical and horizontal directions, the tip can freely change direction for supporting the scope 6 or therapeutic device 7, which each actuator mechanisms are not shown are driven by a motor , and the motor rotation state (rotation speed, rotation angle) of the motor is an encoder for detecting, is provided in the manipulator 3.
【0020】 [0020]
前記コントローラ部4( 4-1〜4-n )は、前記マニピュレータ3の動作量をモータの回転数に変換し、モータを駆動して前記マニピュレータ3を制御する。 The controller unit 4 (4-1~4-n) converts the operation amount of the manipulator 3 to the rotational speed of the motor, controls the manipulator 3 to drive the motor. このときモータに接続されているエンコーダからの出力によりモータの回転状態を確認することで、前記マニピュレータ3の動作状態( 正常動作か、異常動作か )を確認する。 By checking the rotation state of the motor by the output from this time encoder connected to the motor, the operating state (or normal operation, abnormal operation or) of the manipulator 3 to confirm.
【0021】 [0021]
図3は、前記キー入力部5( 5-1〜5-n )を示す図である。 Figure 3 is a diagram showing the key input section 5 (5-1~5-n).
このキー入力部5は、ディスプレイ8、テンキー9及び各種ファンクションキー( Xキー,Yキー,Zキー,r1 キー,r2 キー,r3 キー,…) 10から構成されている。 The key input unit 5, display 8, ten key 9 and various function keys (X key, Y key, Z keys, r1 key, r2 keys, r3 key, ...) and a 10. 前記テンキー9及び前記ファンクションキー10からキー入力が行われると、前記ディスプレイ8に、キー入力の内容が表示される。 When key input is made from the ten-key 9 and the function keys 10, the display 8, the contents of the key input is displayed.
【0022】 [0022]
このような構成の第1実施例においては、基準座標系( x0 ,y0 ,z0 ) に対する例えばマニピュレータ3-1の固有座標系( x1 ,y1 ,z1 ) のずれ、例えば、原点のずれ( Δx,Δy,Δz )及びねじれ角( θx ,θy ,θz ) ( 図1( b )参照 )をキー入力部5-1により入力する。 In a first embodiment of such a configuration, the reference coordinate system shift of unique coordinate system, for example the manipulator 3-1 for (x0, y0, z0) (x1, y1, z1), for example, the deviation of the origin ([Delta] x, [Delta] y, Delta] z) and twist angle (θx, θy, θz) (FIG. 1 (b) inputting a reference) by the key input unit 5-1.
【0023】 [0023]
この座標系間のずれの入力方法の一例としては、基準座標系( x0 ,y0 ,z0 ) の原点Oと第1のマニピュレータ3-1上の点A1 、B1 、C1 、D1 との距離を測定して、キー入力部5-1により入力する。 An example of a method of inputting the deviation between the coordinate system, the reference coordinate system (x0, y0, z0) measures the distance between the origin O and the first point on the manipulator 3-1 A1, B1, C1, D1 of and, to enter by the key input unit 5-1. このとき、第1のマニピュレータ3-1の固有座標系( x1 ,y1 ,z1 ) と点A1 、B1 、C1 、D1 との関係は予め決められているので、上述した距離のキー入力により、第1のマニピュレータ3-1を制御するコントローラ部4-1は、基準座標系( x0 ,y0 ,z0 ) と第1のマニピュレータ3-1の固有座標系( x1 ,y1 ,z1 ) とのずれを認識する。 At this time, since the relationship between the unique coordinate system (x1, y1, z1) and the point A1, B1, C1, D1 of the first manipulator 3-1 is predetermined, by the key input of the distance mentioned above, the the controller unit 4-1 which controls the first manipulator 3-1, the reference coordinate system (x0, y0, z0) and recognizing the deviation between the unique coordinate system (x1, y1, z1) of the first manipulator 3-1 to.
【0024】 [0024]
さらに、基準座標系( x0 ,y0 ,z0 ) の原点Oと第1のマニピュレータ3-1の周辺の各マニピュレータ3-2及び3-3上の点A2 、B2 、C2 、D2 及び点A3 、B3 、C3 、D3 との距離を測定して、順次キー入力部5-1により入力する。 Furthermore, the reference coordinate system origin O and the point on the manipulator 3-2 and 3-3 near the first manipulator 3-1 (x0, y0, z0) A2, B2, C2, D2, and point A3, B3 , C3, by measuring the distance between D3, inputs sequentially by the key input unit 5-1. このとき、この周辺の各マニピュレータ3-2及び3-3の固有座標系( x2 ,y2 ,z2 ) 及び( x3 ,y3 ,z3 ) と点A2 、B2 、C2 、D2 及び点A3 、B3 、C3 、D3 との関係は予め決められているので、上述したキー入力により、第1のマニピュレータ3-1を制御するコントローラ部4-1は、基準座標系( x0 ,y0 ,z0 ) と周辺の各マニピュレータ3-2及び3-3の固有座標系( x2 ,y2 ,z2 ) 及び( x3 ,y3 ,z3 ) とのずれを認識する。 In this case, unique coordinate system (x2, y2, z2) and (x3, y3, z3) and the point A2, B2, C2, D2, and point A3, B3, C3 of each manipulator 3-2 and 3-3 of the peripheral since the predetermined relationship with D3, the key input as described above, the controller unit 4-1 which controls the first manipulator 3-1, the reference coordinate system (x0, y0, z0) and the surrounding manipulator 3-2 and 3-3 of the unique coordinate system (x2, y2, z2) and (x3, y3, z3) a deviation between the recognized.
【0025】 [0025]
以上のキー入力により、コントローラ部4-1は、制御する第1のマニピュレータ3-1とこの第1のマニピュレータ3-1の周辺の各マニピュレータ3-2及び3-3との各固有座標系の位置関係を認識することができる。 With the above key input, the controller unit 4-1, the periphery of the first manipulator 3-1 of the first manipulator 3-1 Toko controlling each unique coordinate system of the respective manipulators 3-2 and 3-3 it can recognize the positional relationship.
【0026】 [0026]
コントローラ部4-2について、同様にして基準座標系( x0 ,y0 ,z0 ) の原点Oと第2のマニピュレータ3-2上の点A2 、B2 、C2 、D2 との距離及びその原点Oと周辺の各マニピュレータ3-1及び3-3上の点A1 、B1 、C1 、D1 及び点A3 、B3 、C3 、D3 との距離を、キー入力部5-2によりキー入力することによって、コントローラ部4-2も、制御する第2のマニピュレータ3-2と周辺の各マニピュレータ3-1及び3-3との固有座標系の位置関係を認識することができる。 For a controller unit 4-2 Similarly the reference coordinate system (x0, y0, z0) the origin O and the distance and its origin O and its surrounding a point A2, B2, C2, D2 of the second manipulator 3-2 point on the manipulator 3-1 and 3-3 of A1, B1, C1, the distance between D1 and points A3, B3, C3, D3, by key input by the key input unit 5-2, the controller unit 4 -2 can also recognize the positional relationship between the specific coordinate system of the second manipulator 3-2 and manipulators 3-1 and 3-3 near the control.
【0027】 [0027]
また、コントローラ部4-3についても、同様にして基準座標系( x0 ,y0 ,z0 ) の原点Oと第3のマニピュレータ3-3上の点A3 、B3 、C3 、D3 との距離及びその原点Oと周辺の各マニピュレータ3-1及び3-2上の点A1 、B1 、C1 、D1 及び点A2 、B2 、C2 、D2 との距離を、キー入力部5-3によりキー入力することによって、コントローラ部4-3も、制御する第3のマニピュレータ3-3と周辺のマニピュレータ3-1及び3-2との固有座標系の位置関係を認識することができる。 As for the controller unit 4-3, the same way the reference coordinate system origin O and the point on the third manipulator 3-3 (x0, y0, z0) A3, B3, C3, distance and its origin and D3 point on the manipulator 3-1 and 3-2 O and peripheral A1, B1, C1, D1 and the distance between the point A2, B2, C2, D2, by key input by the key input unit 5-3, controller 4-3 also can recognize the positional relationship between the specific coordinate system of the third manipulator 3-3 and the surrounding manipulator 3-1 and 3-2 to control.
【0028】 [0028]
一方、マニピュレータ3の動作範囲は概知であるので、各コントローラ部4-1はそれぞれ制御する第1のマニピュレータ3-1が、周辺のマニピュレータ3-2,3-3の動作範囲に入ったか否かを判断することができる。 On the other hand, since the operating range of the manipulator 3 is a Gaichi, or first manipulator 3-1 for controlling each of the controller unit 4-1 is entered the operating range near the manipulator 3-2 and 3-3 not whether it is possible to determine.
【0029】 [0029]
従って、各コントローラ部4-1は、制御する第1のマニピュレータ3-1が周辺のマニピュレータ3-2,3-3の動作範囲に入ったときには、第1のマニピュレータ3-1の動作速度を低下させるか又は停止させて、周辺のマニピュレータ3-2,3-3との接触を防止する。 Thus, each controller unit 4-1, when the first manipulator 3-1 to control enters the operation range around the manipulator 3-2 and 3-3, lower the operating speed of the first manipulator 3-1 and causing or is stopped, preventing contact with the periphery of the manipulator 3-2 and 3-3. また、音、光等のアラームで報知させても良いものである。 In addition, those sound, may be notified by the alarm of the light, or the like.
【0030】 [0030]
なお、ここまでマニピュレータ3-1,3-2,3-3、コントローラ部4-1,4-2,4-3及びキー入力部5-1,5-2,5-3の3セットについて説明したが、以上説明した技術は一般的なマニピュレータ3-1〜3-n、コントローラ部4-1〜4-n及びキー入力部5-1〜5-nのnセットについても適用できるものである。 Here, until the manipulator 3-1, 3-2 and 3-3, the three sets of the controller unit 4-1, 4-2 and 4-3 and a key input unit 5-1, 5-2 and 5-3 described Although the, above-described techniques are also applicable for general manipulator 3-1 to 3-n, the controller unit 4-1 to 4-n and n sets of the key input unit 5-1 to 5-n .
【0031】 [0031]
このように第1実施例によれば、キー入力部5と、このキー入力部5により入力された基準座標系原点Oからマニピュレータ3上の点A、B、C、Dまでの距離の情報に基づいて、制御するマニピュレータ3及びこのマニピュレータ3の周辺に位置するマニピュレータの固有座標系間の位置関係を認識するコントローラ部4と設けたことにより、各コントローラ部4は、周辺のマニピュレータの動作範囲を認識しながら、それぞれが制御するマニピュレータ3を動作させることが可能であり、このマニピュレータ3と周辺のマニピュレータとの干渉、接触等を確実に防止することができる。 According to the first embodiment Thus, a key input unit 5, a point A on the key input unit 5 reference coordinate system origin O of the manipulator 3 input by, B, C, the information of the distance to D based on, the positional relationship between the control manipulator 3 and unique coordinate system of the manipulator located around the manipulator 3 to the provision of recognizing controller unit 4, the controller unit 4, the operating range of the periphery of the manipulator while recognizing, it is possible to operate the manipulator 3, each of which controls, it is possible to prevent interference between the manipulator 3 and the surrounding of the manipulator, a contact, etc. reliably.
【0032】 [0032]
また、各コントローラ部は、通信によらないで、それぞれキー入力部により各マニピュレータの位置の情報が入力されるようになっており、各コントローラ部間が回線により接続されないため、マニピュレータシステムが配線が少なく衛生的で簡単な構成となり、しかも、通信のための処理を行う必要がないため、各コントローラ部での処理時間をより高速にすることができる。 Further, each controller unit, without depending on the communication are adapted to the information of the position of each manipulator by the respective key input unit is input, for between the controller unit is not connected by lines, the manipulator system wiring becomes less hygienic, simple construction, yet, it is not necessary to perform the processing for communications, it is possible to make the processing time in each controller unit at a higher speed.
【0033】 [0033]
この発明の第2実施例を図4及び図5を参照して説明する。 The second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
なおこの第2実施例及び以降の実施例において、前述した実施例と同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。 Note in this second embodiment and subsequent embodiments, description thereof will be denoted by the same reference numerals to the same members as in the embodiment described above will be omitted.
【0034】 [0034]
図4は、手術用マニピュレータシステムの概略の構成を示す図である。 Figure 4 is a diagram showing a schematic configuration of a surgical manipulator system.
各マニピュレータ3-1〜3-n( 以下3と略す。図4では3個のマニピュレータ3-1〜3-3のみを図示する。 )には、それぞれコントローラ部11-1〜11-n( 以下11と略す。3個のコントローラ部11-1〜11-3のみを図示する。 )が接続され、この各コントローラ部11には、それぞれキー入力部5-1〜5-n( 以下5と略す。3個のキー入力部5-1〜5-3のみを図示する )が接続されている。 Each manipulator 3-1 to 3-n (hereinafter 3 abbreviated. Shown only in FIG. 4 three manipulators 3-1 to 3-3.) The, 11-1 to 11-n (hereinafter, respectively controller 11 illustrates only .3 one controller 11-1 to 11-3 abbreviated.) is connected to the respective controller 11, referred to as the key input unit 5-1 to 5-n (hereinafter 5 respectively illustrated only .3 pieces of key input unit 5-1 to 5-3) are connected.
【0035】 [0035]
前記コントローラ11-1には接続ケーブルと介して3次元位置センサ12が接続されている。 3D position sensor 12 via the connecting cable is connected to the controller 11-1. この3次元位置センサ12には、直交する方向の磁界を生成するソース13と、磁界を検出する磁界検出センサ14とが取付けられている。 The 3-dimensional position sensor 12, a source 13 for generating a magnetic field in a direction perpendicular to a magnetic field detection sensor 14 for detecting the magnetic field is attached.
【0036】 [0036]
図5は、前記マニピュレータ3の概略の構成を示す図である。 Figure 5 is a diagram showing a schematic configuration of the manipulator 3.
前記各マニピュレータ3-1〜3-n( 3 )上の所定位置( 固有の座標系の基準位置 )には、前記磁界検出センサ14を固定するためのアダプタ( 取付部材 )又はマーク15( 15-1〜15-n )及び16( 16-1〜16-n )が設けられている。 Wherein each manipulator 3-1 to 3-n (3) a predetermined position on the (reference position of the specific coordinate system), the adapter (attachment member) for fixing the magnetic field sensor 14 or marks 15 (15 1 to 15-n) and 16 (16-1~16-n) is provided.
【0037】 [0037]
前記3次元位置センサ12は、前記ソース13の座標系、基準座標系( x0 ,y0 ,z0 ) と前記磁界検出センサ14の座標系とにおける原点間の距離及び各軸のなす角を算出して、前記コントローラ部11-1に出力する。 The three-dimensional position sensor 12, the coordinate system of the source 13, the reference coordinate system by calculating the (x0, y0, z0) and the distance and angle of each axis between the origin of the coordinate system of the magnetic field detection sensor 14 , and outputs it to the controller 11-1.
【0038】 [0038]
このような構成の第2実施例においては、まず、磁界検出センサ14を第1のマニピュレータ3-1上のアダプタに固定するか、又はマーク15,16上に固定する。 In such a second embodiment of a configuration, first, whether to fix the magnetic field detection sensor 14 to the adapter on the first manipulator 3-1, or may be fixed on the mark 15, 16.
【0039】 [0039]
すると、3次元位置センサ12は、磁界検出センサ14からの信号により、基準座標系( x0 ,y0 ,z0 ) に対する磁界検出センサ14の座標系、すなわち第1のマニピュレータ3-1の固有座標系( x1 ,y1 ,z1 ) における原点間の距離及び各軸のなす角を算出し、その算出結果をコントローラ部11-1に出力する。 Then, three-dimensional position sensor 12, a signal from the magnetic field detection sensor 14, the reference coordinate system coordinate system of the magnetic field detection sensor 14 for (x0, y0, z0), i.e. unique coordinate system of the first manipulator 3-1 ( x1, y1, z1) to calculate the distance and angle of each axis between the origin at, and outputs the calculation result to the controller 11-1.
【0040】 [0040]
コントローラ部11-1は、この原点間の距離及び各軸のなす角に基づいて、基準座標系( x0 ,y0 ,z0 ) に対する第1のマニピュレータ3-1の固有座標系( x1 ,y1 ,z1 ) における原点間のずれ( Δx,Δy,Δz )及び各軸のねじれ角( θx ,θy ,θz ) を算出する。 The controller unit 11-1, based on the angle of the distance and the axis between the origin, the reference coordinate system first unique coordinate system of the manipulator 3-1 for (x0, y0, z0) (x1, y1, z1 deviation between the origins in) (Δx, Δy, Δz) and twist angle ([theta] x of each axis, θy, θz) is calculated.
【0041】 [0041]
この算出結果の原点間のずれ及び各軸のねじれ角は、キー入力部5-1のディスプレイ8に表示される。 Twist angle of deviation and the axis between the calculation result origin is displayed on the display 8 of the key input unit 5-1. 操作者は、このディスプレイ8に表示された数値を確認して、キー入力部5-1により入力( リターンキーの押下のみ )する。 The operator confirms the number displayed on the display 8, the input by the key input unit 5-1 (pressing the return key only).
【0042】 [0042]
このキー入力により、第1のマニピュレータ3-1を制御するコントローラ部11-1は、基準座標系( x0 ,y0 ,z0 ) と第1のマニピュレータ3-1の固有座標系( x1 ,y1 ,z1 ) とのずれを認識する。 This key input, the controller unit 11-1 which controls the first manipulator 3-1, the reference coordinate system (x0, y0, z0) and unique coordinate system of the first manipulator 3-1 (x1, y1, z1 ) the deviation of recognizing.
【0043】 [0043]
次に、磁界検出センサ14を第2のマニピュレータ3-2上のアダプタに固定するか、又はマーク15,16上に固定する。 Then either fix the magnetic field detection sensor 14 in the adapter on a second manipulator 3-2, or may be fixed on the mark 15, 16.
すると、3次元位置センサ12は、磁界検出センサ14により、基準座標系( x0 ,y0 ,z0 ) に対する第2のマニピュレータ3-2の固有座標系( x2 ,y2 ,z2 ) における原点間の距離及び各軸のなす角を算出して、コントローラ部11-1に出力する。 Then, three-dimensional position sensor 12, the magnetic field detection sensor 14, a reference coordinate system a second unique coordinate system of the manipulator 3-2 for (x0, y0, z0) (x2, y2, z2) and the distance between the origins of It calculates the angle of each axis, and outputs to the controller 11-1.
【0044】 [0044]
コントローラ部11-1は、この原点間の距離及び各軸のなす角に基づいて、基準座標系( x0 ,y0 ,z0 ) に対する第2のマニピュレータ3-2の固有座標系( x2 ,y2 ,z2 ) におけるずれを算出し、ディスプレイ8に表示する。 The controller unit 11-1, based on the angle of the distance and the axis between the origin, the reference coordinate system (x0, y0, z0) the second unique coordinate system of the manipulator 3-2 for (x2, y2, z2 ) deviation was calculated in, displayed on the display 8. 操作者は、このディスプレイ8に表示された数値を確認して、キー入力部5-1により入力( リターンキーの押下のみ )する。 The operator confirms the number displayed on the display 8, the input by the key input unit 5-1 (pressing the return key only).
【0045】 [0045]
このキー入力により、コントローラ部11-1は、基準座標系( x0 ,y0 ,z0 ) と第2のマニピュレータ3-2の固有座標系( x2 ,y2 ,z2 ) とのずれを認識する。 This key input, the controller unit 11-1, the reference coordinate system (x0, y0, z0) and unique coordinate system of the second manipulator 3-2 (x2, y2, z2) recognizes the deviation between.
【0046】 [0046]
次に磁界検出センサ14を第3のマニピュレータ3-2上のアダプタに固定するか、又はマーク15,16上の固定すると、同様にして、キー入力部5-1による入力( リターンキーの押下のみ )により、基準座標系( x0 ,y0 ,z0 ) と第3のマニピュレータ3-3の固有座標系( x3 ,y3 ,z3 ) とのずれを認識する。 Then either fixing the magnetic field detection sensor 14 to the third manipulator 3-2 on the adapter, or fixed on the mark 15, in the same manner, the input by the key input unit 5-1 (depression of the return key only ), the reference coordinate system (x0, y0, z0) and unique coordinate system of the third manipulator 3-3 (x3, y3, z3) a deviation between the recognized.
【0047】 [0047]
以上により、コントローラ部11-1は、制御する第1のマニピュレータ3-1の固有座標系( x1 ,y1 ,z1 ) とこの第1のマニピュレータ3-1の周辺の各マニピュレータ3-2及び3-3の各固有座標系( x2 ,y2 ,z2 ) ( x3 ,y3 ,z3 ) との位置関係を認識することができる。 Thus, the controller unit 11-1, unique coordinate system of the first manipulator 3-1 to control (x1, y1, z1) first manipulators near the manipulator 3-1 Toko 3-2 and 3- each unique coordinate system of the 3 (x2, y2, z2) can recognize the positional relationship between (x3, y3, z3).
【0048】 [0048]
さらに、コントローラ部11-2についても同様にして、3次元位置センサ12からコントローラ11-1を介して得られた基準座標系( x0 ,y0 ,z0 ) に対する各マニピュレータ3-1,3-2,3-3の固有座標系( x1 ,y1 ,z1 ) 、( x2 ,y2 ,z2 ) 、( x3 ,y3 ,z3 ) とのずれがキー入力部5-1のディスプレイ8に順次表示され、このコントローラ部11-2に接続されたキー入力部5-2による入力( ずれデータの入力 )により、基準座標系( x0 ,y0 ,z0 ) に対する各マニピュレータ3-1,3-2,3-3の固有座標系( x1 ,y1 ,z1 ) 、( x2 ,y2 ,z2 ) 、( x3 ,y3 ,z3 ) とのずれを認識して、制御する第2のマニピュレータ3-2の固有座標系( x2 ,y2 ,z2 ) とこの第2のマニピュレータ3-2の周辺の各マニピュレータ3-1及び3-3の固有座標系( Further, in the same for the controller unit 11-2, 3-dimensional position sensor 12 the reference coordinate system obtained through the controller 11-1 from (x0, y0, z0) the manipulator for 3-1, 3-3 of unique coordinate system (x1, y1, z1), are (x2, y2, z2), sequentially displayed on the display 8 of (x3, y3, z3) deviation between the key input unit 5-1, the controller the input from the connected key input unit 5-2 parts 11-2 (input shift data), the reference coordinate system specific manipulators 3-1, 3-2 and 3-3 for (x0, y0, z0) coordinate system (x1, y1, z1), (x2, y2, z2), recognizes the deviation between (x3, y3, z3), unique coordinate system of the second manipulator 3-2 to control (x2, y2 , z2) a second unique coordinate system surrounding the manipulators 3-1 and 3-3 of the manipulator 3-2 Toko ( 1 ,y1 ,z1 ) 、( x3 ,y3 ,z3 ) との位置関係を認識することができる。 1, y1, z1), it can recognize the positional relationship between (x3, y3, z3).
【0049】 [0049]
また、コントローラ部11-3についても同様にして、キー入力部5-3の入力( ずれデータの入力 )により、制御する第3のマニピュレータ3-3の固有座標系( x3 ,y3 ,z3 ) とこの第3のマニピュレータ3-3の周辺の各マニピュレータ3-1及び3-2の固有座標系( x1 ,y1 ,z1 ) 、( x2 ,y2 ,z2 ) との位置関係を認識することができる。 Further, in the same for the controller 11-3, the input of the key input unit 5-3 (input shift data), unique coordinate system of the third manipulator 3-3 for controlling the (x3, y3, z3) unique coordinate system of the third peripheral manipulators 3-1 and 3-2 of the manipulator 3-3 (x1, y1, z1), can recognize the positional relationship between the (x2, y2, z2).
【0050】 [0050]
マニピュレータの固有座標系の認識の後の処理は、第1実施例と同様であるのでここでは省略する。 Process after the recognition of the unique coordinate system of the manipulator is omitted here because it is similar to the first embodiment.
このように第2実施例によれば、上述した第1実施例と同様な効果を得ることができる。 According to the second embodiment, it is possible to obtain the same effect as in the first embodiment described above.
【0051】 [0051]
さらに、基準座標系となるソース13と固有座標系となる磁界検出センサ14とを有する3次元位置センサ12と、磁界検出センサ14をマニピュレータ3上の所定の位置に設置したときに算出され出力される座標系原点間の距離及び座標各軸のなす角に基づいて原点間のずれ及び各軸のねじれ角を求めてディスプレイ8に表示させるコントローラ部11とを設けたことにより、操作者が座標系の原点間のずれや各軸のねじれ角を測定及び計算する必要がなく、単に各キー入力部のディスプレイ8に表示された位置情報を、キー入力部5から入力するだけで良いので、操作性を向上させることができる。 Furthermore, a three-dimensional position sensor 12 and a magnetic field detection sensor 14 serving as the source 13 and the unique coordinate system as the reference coordinate system, which is calculated output when installed magnetic field detection sensor 14 at a predetermined position on the manipulator 3 that by the coordinate system on the basis of the angle between the distance and the coordinate axes between origin seeking helix angle of deviation and the axis between the origin provided a controller unit 11 to be displayed on the display 8, the operator coordinate system of no need to measure and calculate the twist angle of the displacement and the axis between the origin, simply position information displayed on the display 8 of the key input unit, since it is only necessary to input from the key input unit 5, operability it is possible to improve the.
【0052】 [0052]
なおこの第2実施例では、3次元位置センサ12はコントローラ11-1と接続され、このコントローラ11-1のディスプレイ8に基準座標系とマニピュレータ3-1〜3-3の固有座標系とのずれを表示して、各コントローラ11-1〜11-3のそれぞれのキー入力部5-1〜5-3から確認のための入力又は、ずれデータの入力を行うことにより、それぞれの各コントローラ11-1〜11-3が各マニピュレータ3-1〜3-3の各固有座標系の位置関係を認識するようになっていたが、この発明はこれに限定されるものではない。 Note this second embodiment, the three-dimensional position sensor 12 is connected to the controller 11-1, the deviation of the specific coordinate system of the reference coordinate system and the manipulator 31 to 33 on the display 8 of the controller 11-1 display the input or for confirmation from each of the key input unit 5-1 to 5-3 of each controller 11-1 to 11-3, by inputting the displacement data, each of the controllers 11 1~11-3 had come to recognize the positional relationship of the unique coordinate system of the manipulator 31 to 33, but this invention is not limited thereto.
【0053】 [0053]
例えば、3次元位置センサ12を各コントローラ11-1〜11-3と接続し、この3次元位置センサ12により、基準座標系とそれぞれのマニピュレータ3-1〜3-3の固有座標系とのずれまで算出し、この算出したずれを直接各コントローラ11-1〜11-3に入力設定しても良いものである。 For example, the 3-dimensional position sensor 12 connected to the controller 11-1 to 11-3, this 3-dimensional position sensor 12, the deviation of the specific coordinate system of the reference coordinate system and the respective manipulators 3-1 to 3-3 to calculate, but the calculated offset may be entered directly set each controller 11-1 to 11-3.
【0054】 [0054]
このようにすれば、この第2実施例により、自己のマニピュレータの位置情報については自動的に設定されるので、より操作性を向上させるという効果を得ることができる。 Thus, this second embodiment, since it is automatically set for the location information of its own manipulator, it is possible to obtain the effect of improving the operability properties.
【0055】 [0055]
またこの第2実施例では、ソース13と磁界検出センサ14とを有する3次元位置センサ12を使用したものについて説明したが、この発明はこれに限定されるものではなく、例えば後述する第9実施例に説明する加速度センサを有する3次元位置センサを使用したものでも良い。 Also this second embodiment, the description is made as using the three-dimensional position sensor 12 having a source 13 and a magnetic field detection sensor 14, the present invention is not limited thereto, for example, the ninth embodiment to be described later or it may be obtained by using a 3-dimensional position sensor having an acceleration sensor will be described as an example.
【0056】 [0056]
この発明の第3実施例を図6及び図7を参照して説明する。 The third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図6は、手術用マニピュレータシステムの概略の構成を示す図である。 Figure 6 is a diagram showing a schematic configuration of a surgical manipulator system. なおこの第3実施例では図示していないが、前述した実施例と同様にベースには複数台のマニピュレータが取付可能である。 Incidentally not shown in this third embodiment, but a plurality of manipulator base similar to the embodiment described above is attachable.
【0057】 [0057]
マニピュレータ3が取付けられるベース20上の各所定位置には、マーク21-1〜21-12 が形成され、この各マーク21-1〜21-12 の上又は近傍にマークを識別するための記号( 一例として「1」〜「12」という数字を図示する。 )を設けている。 Each predetermined position on the base 20 of the manipulator 3 is attached is marked 21-1~21-12 formation, symbols for identifying the mark on or near the respective mark 21-1~21-12 ( are provided to illustrate the numbers.) of "1" to "12" as an example.
【0058】 [0058]
図7は、前記マニピュレータ3の概略の構成を示す図である。 Figure 7 is a diagram showing a schematic configuration of the manipulator 3.
前記マニピュレータ3は、前記ベース20に取付けるための取付用部材22が設けられている。 The manipulator 3, mounting member 22 for attachment to the base 20 is provided. この取付用部材22は、上固定部22-1と、この上固定部22-1に向かって上下にスライドする下可動部22-2と、この下可動部22-2をスライドさせるねじ調整部22-3とからなり、このねじ調整部22-3を回転させることで下可動部22-2を上下にスライドさせ、前記ベース20を前記上固定部22-1と下可動部22-2で挟んで、前記ベース20にマニピュレータ3を取付ける。 The mounting member 22 includes an upper fixing portion 22-1, and the lower movable portion 22-2 that slides up and down the upper toward the fixed portion 22-1, a screw adjuster for sliding the lower movable portion 22-2 consists Prefecture 22-3, slide the lower movable portion 22-2 up and down by rotating the screw adjustment part 22-3, the base 20 at the upper fixing portion 22-1 and the lower movable portion 22-2 sandwiched therebetween, attaching the manipulator 3 to the base 20.
【0059】 [0059]
なお、前記マーク21-1〜21-12 の位置は、それぞれ予め所定の基準座標系からの距離が測定されており、コントローラ部4のメモリ23に、その各測定データは記号「1」〜「12」の数字に対応して記憶されている。 The position of the mark 21-1~21-12 is previously distance measurement from a predetermined reference coordinate system, respectively, in the memory 23 of the controller unit 4, each measurement data symbol "1" to " It is stored in correspondence to the number of 12 ".
【0060】 [0060]
このような構成の第3実施例においては、ねじ調整部22-3を緩めることにより、マニピュレータ3はベース20から取外されるか、又はベース20上を移動可能になる。 In the third embodiment having such a configuration, by loosening the screw adjustment part 22-3, the manipulator 3 is either removed from the base 20, or becomes movable base 20 above.
【0061】 [0061]
ここで操作者は、マニピュレータ3を所望の位置、すなわち、所望のマーク位置に移動させて、ねじ調整部22-3を締めて取付ける。 Here operator desired position of the manipulator 3, i.e., it is moved to a desired mark position, attach and tighten the screw adjustment part 22-3. このとき操作者は、その所望のマーク上又はマークの近傍に設けられた記号( 数値データ )を、キー入力部5から入力する。 In this case the operator, the desired mark on or mark symbol provided in the vicinity of the (numeric data) is inputted from the key input unit 5. コントローラ部4は、この入力された数値に対応する距離データをメモリ23から読取り、制御するマニピュレータ3の位置を確認する。 The controller unit 4 reads the distance data corresponding to the entered number from the memory 23, to confirm the position of the manipulator 3 to control.
【0062】 [0062]
同様に、このマニピュレータ3の周辺に取付られた他のマニピュレータについても、その取付位置のマークの記号をキー入力部5から入力する。 Similarly, for the other manipulator mounted on the periphery of the manipulator 3 also inputs a symbol mark of the mounting position from the key input unit 5. このキー入力によりコントローラ部4は、入力された数値に対応する距離データをメモリ23から読取り、周辺の他のマニピュレータの位置を認識する。 The controller unit 4 by the key input reads the distance data corresponding to the numerical value entered from the memory 23, recognizes the position of the other of the manipulator around.
【0063】 [0063]
従って、コントローラ部4は、制御するマニピュレータ3及びこのマニピュレータ3の周辺に位置する他のマニピュレータの取付位置を確認する。 Accordingly, the controller unit 4 checks the attachment position of the other manipulator is located in the neighborhood of the manipulator 3 and the manipulator 3 is controlled.
以上の操作を他のマニピュレータを制御するコントローラ部( キー入力部 )で行えば、各コントローラ部はそれぞれ、制御するマニピュレータ及びこのマニピュレータの周辺に位置するマニピュレータの取付位置を確認する。 Be performed by the controller unit which controls the other manipulators The above operation (key input unit), each of the controller unit checks the attachment position of the manipulator is located in the manipulator and the periphery of the manipulator control.
【0064】 [0064]
このように第3実施例によれば、上述した第1実施例と同様な効果を得ることができる。 Thus, according to the third embodiment, it is possible to obtain the same effect as in the first embodiment described above.
さらに、ベース20上のマニピュレータの各取付位置にマーク21を形成すると共にそのマーク21の上又は近傍にマーク21を識別するための記号と、この各記号に対応して基準座標系からの距離の情報が記憶されたメモリ23とを設け、キー入力部5から記号が入力されたときに、メモリ23からその記号に対応する距離の情報を読み取ることにより、操作者は、基準座標系とマニピュレータ3の固有座標系との距離情報や各軸ねじれ角等を測定・算出する必要がなく、キー入力部5でマニピュレータ3を取付けたマーク21上又は近傍の記号を入力すれば良いので、操作性を向上させることができる。 Further, a symbol for identifying the mark 21 to the vicinity of the upper or of the mark 21 to form a mark 21 on the mounting position of the manipulator on the base 20, the distance from the reference coordinate system corresponding to the respective symbol information provided and a memory 23 stored, when the symbol is inputted from the key input unit 5, by reading the information of the distance corresponding from the memory 23 to the symbol, operator, the reference coordinate system and the manipulator 3 unique coordinate need not be measured and calculated distance information and the torsional angle and the like of the system, since the key input section 5 may be input symbols on or near the mark 21 attached to the manipulator 3, the operability it is possible to improve.
【0065】 [0065]
この発明の第4実施例を図8及び図9を参照して説明する。 The fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図8は、手術用マニピュレータシステムの概略の構成を示す図である。 Figure 8 is a diagram showing a schematic configuration of a surgical manipulator system. なおこの第4実施例では図示していないが、前述した実施例と同様にベースには複数台のマニピュレータが取付可能である。 Incidentally not shown in this fourth embodiment, but a plurality of manipulator base similar to the embodiment described above is attachable.
【0066】 [0066]
マニピュレータ3が取付けられるベース24上に、電気抵抗を有する位置検出部材としての電気抵抗式スケール25が設けられている。 The base 24 on which the manipulator 3 is mounted, the electrical resistance type scale 25 is provided as a position detecting member having an electrical resistance. この電気抵抗式スケール25の一端がコントローラ部4に接続されており、一方、図9に示すように、マニピュレータ3の取付部材22の、上固定部22-1の内側の前記電気抵抗式スケール25に接触する部分に電気接点26を設けている。 One end of the electric resistance type scale 25 is connected to the controller unit 4, whereas, as shown in FIG. 9, the attachment member 22 of the manipulator 3, the inner upper fixing portion 22-1 electric resistance scale 25 It is provided an electrical contact 26 at a portion in contact with.
【0067】 [0067]
従って、前記コントローラ部4は、このコントローラ部4に接続された前記電気抵抗式スケール25の一端と、前記マニピュレータ3を介してその取付部材22の電気接点26との間の抵抗値を検出することができる。 Accordingly, the controller unit 4, to detect the resistance between the one end of the electric resistance type scale 25 connected to this controller unit 4, an electrical contact 26 of the mounting member 22 via the manipulator 3 can.
【0068】 [0068]
なお、前記電気抵抗式スケール25の全体の抵抗値は概知である。 The overall resistance value of the electric resistance type scale 25 is Gaichi.
このような構成の第4実施例においては、マニピュレータ3が取付られると、コントローラ部4に接続された電気抵抗式スケール25の一端とマニピュレータ3の取付部材22の電気接点26との間の抵抗値が検出される。 In the fourth embodiment having such a configuration, the manipulator 3 is attached, the resistance between the electrical contacts 26 of the mounting member 22 at one end and the manipulator 3 of the electric resistance type scale 25 connected to the controller 4 There are detected.
【0069】 [0069]
この検出された抵抗値により、電気抵抗式スケール25の一端を基準位置としたときの電気抵抗式スケール25上の電気接点26の位置、すなわちマニピュレータ3の取付位置が検出される。 This detected resistance value, the position of the electric resistance type scale 25 on electrical contact 26 when the one end of the electrical resistance type scale 25 as a reference position, i.e. the mounting position of the manipulator 3 is detected. この検出された取付位置は、キー入力部5のディスプレイ8に表示され、操作者はこのディスプレイ8に表示されたマニピュレータ3の取付位置を確認して、キー入力部5により入力( リターンキーの押下のみ )する。 The detected mounting position is displayed on the display 8 of the key input unit 5, the operator checks the attachment position of the manipulator 3 displayed on the display 8, input by the key input section 5 (pressing the return key only).
【0070】 [0070]
このキー入力により、コントローラ部4は、制御するマニピュレータ3の取付位置を認識する。 This key input, the controller unit 4 recognizes the mounting position of the manipulator 3 to control.
同様に、マニピュレータ3-mの周辺に位置する他のマニピュレータについても、それらの各マニピュレータに接続されたコントローラ部は、それぞれ電気抵抗式スケール25上の各マニピュレータの取付部材の電気接点の位置、すなわち各マニピュレータの取付位置が、それぞれのキー入力部のディスプレイに表示される。 Similarly, for other manipulators located around the manipulator 3-m is also a controller unit connected to the manipulator their respective positions of the electrical contacts of the mounting members of each manipulator on the electrical resistance scale 25, i.e. mounting position of each manipulator is displayed on the display of each of the key input section.
【0071】 [0071]
従って、操作者は、各ディスプレイにそれぞれ表示された各マニピュレータの取付位置を確認して、キー入力部5-mから入力( データ入力 )する。 Therefore, the operator confirms the mounting position of each manipulator displayed respectively on each display, key input unit inputted from the 5-m (data input).
このキー入力により、マニピュレータ3-mを制御するコントローラ部4-mは、周辺に位置するマニピュレータの取付位置を認識する。 This key input, the controller unit 4-m for controlling the manipulator 3-m recognizes the mounting position of the manipulator located around.
【0072】 [0072]
また、以上の操作を他のマニピュレータを制御するコントローラ部( キー入力部 )について行って、各コントローラ部はそれぞれ、制御するマニピュレータ及びこのマニピュレータの周辺のマニピュレータの取付位置を確認する。 Also, it performed the above operation to the controller that controls the other manipulator (key input unit), the controller unit, respectively, to confirm the attachment position of the manipulator of the manipulator and the periphery of the manipulator control.
【0073】 [0073]
このように第4実施例によれば、上述した第1実施例と同様な効果を得ることができる。 According to the fourth embodiment, it is possible to obtain the same effect as in the first embodiment described above.
さらに、電気抵抗式スケール25及び各マニピュレータ3に電気抵抗式スケール25上の位置を検出するための電気接点26を設けたことにより、ベース24上のどの位置にマニピュレータ3が取付けられたのかを自動的に検出することができるので、上述した第2実施例と同様な効果を得ることができる。 Further, an automatic by the electrical resistance type scale 25 and the manipulator 3 is provided with electrical contacts 26 for detecting a position on the electrical resistance scale 25, whether the manipulator 3 is attached to any position on the base 24 can be detected specifically, it is possible to obtain the same effect as in the second embodiment described above.
【0074】 [0074]
この発明の第5の実施例を図10及び図11を参照して説明する。 A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図10は、手術用マニピュレータシステムの概略の構成を示す図である。 Figure 10 is a diagram showing a schematic configuration of a surgical manipulator system. なおこの第5実施例では図示していないが、前述した実施例と同様にベースには複数台のマニピュレータが取付可能である。 Incidentally not shown in this fifth embodiment, but a plurality of manipulator base similar to the embodiment described above is attachable.
【0075】 [0075]
ベース27上のマニピュレータが取付けられる箇所に、所定の基準位置からの距離情報等が書込まれたバーコードが印刷された位置検出部材としてのバーコード印刷部28が設けられている。 The portion where the manipulator on the base 27 is mounted, the bar code printing section 28 as a position detecting member for barcodes, such as distance information from a predetermined reference position is written is printed is provided.
【0076】 [0076]
図11は、前記マニピュレータの概略の構成を示す図である。 Figure 11 is a diagram showing a schematic configuration of the manipulator.
前記マニピュレータ3の取付部材22の上固定部22-1の内側の前記バーコード印刷部28と対向する部分に、光学反射式のバーコード読取部29が設けられ、このバーコード読取部29は、前記バーコード印刷部28のバーコードを読取る。 On the inner the bar code printing section 28 and the opposing portions of the fixed portion 22-1 of the mounting member 22 of the manipulator 3, the bar code reader 29 of the optical reflective is provided, the bar code reader 29, reading the bar code of the bar code printing section 28.
【0077】 [0077]
前記バーコード読取部29により読取ったバーコード情報( 基準位置からの距離情報 )等は、コントローラ部4へ供給される。 Etc. (distance information from the reference position) bar code information read by the bar code reader 29 is supplied to the controller unit 4.
このような構成の第5実施例においては、マニピュレータ3が取付けられると、マニピュレータ3の取付部材22のバーコード読取部29により、マニピュレータ3が取付けられた箇所のバーコードが読取られる。 In the fifth embodiment having such a configuration, the manipulator 3 is mounted, by the barcode reading portion 29 of the mounting member 22 of the manipulator 3, bar code places the manipulator 3 is attached is read.
【0078】 [0078]
この読取ったバーコード情報には基準位置からの距離情報が含まれており、コントローラ部4は、この距離情報等によりマニピュレータ3の取付位置を導き、キー入力部5のディスプレイ8にこのマニピュレータ3の取付位置を表示し、操作者はこの表示を確認してキー入力部5から入力( リターンキーの押下のみ )する。 This read bar code information includes the distance information from the reference position, the controller unit 4 guides the mounting position of the manipulator 3 This distance information, etc., on the display 8 of the key input unit 5 of the manipulator 3 displays the mounting position, the operator inputs from the key input unit 5 to check the display (pressing the return key only).
【0079】 [0079]
このキー入力によりマニピュレータ3を制御するコントローラ部4は、マニピュレータ3の取付位置を認識する。 Controller unit 4 for controlling the manipulator 3 This key input recognizes the mounting position of the manipulator 3.
同様に、マニピュレータ3-mの周辺に位置する他のマニピュレータについても、それらの各マニピュレータの取付部材のバーコード読取部により、ベース27上のバーコード印刷部28の取付箇所のバーコードが読取られ、この読取ったバーコード情報に基づいてマニピュレータの取付位置が、それぞれのキー入力部のディスプレイに表示される。 Similarly, for other manipulators located around the manipulator 3-m also, by the barcode reading portion of their respective manipulator mounting member, barcode attachment points of the bar code printing section 28 on the base 27 is read , mounting position of the manipulator on the basis of the read bar code information is displayed on the display of each of the key input section.
【0080】 [0080]
従って、操作者が、各ディスプレイにそれぞれ表示された各マニピュレータの取付位置を確認して、キー入力部5-mから入力( データ入力 )する。 Therefore, the operator confirms the mounting position of each manipulator displayed respectively on each display, key input unit inputted from the 5-m (data input).
このキー入力により、マニピュレータ3-mを制御するコントローラ部4-mは、周辺に位置するマニピュレータの取付位置を認識する。 This key input, the controller unit 4-m for controlling the manipulator 3-m recognizes the mounting position of the manipulator located around.
【0081】 [0081]
また、以上の操作を他のマニピュレータを制御するコントローラ部( キー入力部 )について行って、各コントローラ部はそれぞれ、制御するマニピュレータ及びこのマニピュレータの周辺のマニピュレータの取付位置を確認する。 Also, it performed the above operation to the controller that controls the other manipulator (key input unit), the controller unit, respectively, to confirm the attachment position of the manipulator of the manipulator and the periphery of the manipulator control.
【0082】 [0082]
このように第5実施例によれば、上述した第1実施例と同様な効果を得ることができる。 According to the fifth embodiment, it is possible to obtain the same effect as in the first embodiment described above.
さらに、ベース27上に位置情報が書き込まれたバーコードを印刷したバーコード印刷部28及びこのバーコードを読取るバーコード読取部29を設けたことにより、ベース27上のどの位置にマニピュレータが取付けられたのかを自動的に検出することができるので、上述した第2実施例と同様な効果を得ることができる。 Further, by providing the bar code reader 29 for reading a bar code printing section 28 and the bar code was printed barcode position information is written on the base 27, the manipulator is attached at any position on the base 27 because of either can be detected automatically, it is possible to obtain the same effect as in the second embodiment described above.
【0083】 [0083]
この発明の第6実施例を図12及び図13を参照して説明する。 The sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 12 and 13.
図12( a )は、手術用マニピュレータシステムのベット1及びベース30を示す図である。 12 (a) is a diagram showing a bet 1 and the base 30 of the surgical manipulator system. なお、この第6実施例では図示していないが、前述した実施例と同様に、前記ベース30に複数台のマニピュレータが取付可能であり、各マニピュレータにはコントローラ部が接続され、コントローラ部にはキー入力部が接続されている。 Although not shown in the sixth embodiment, similarly to the embodiment described above, the it is possible plurality of manipulators base 30 is mounted, each manipulator being connected controller, the controller unit key input unit is connected.
【0084】 [0084]
前記ベース30上のマニピュレータ3が取付けられる取付用穴31-1〜31-21 が形成され、その近傍には識別するための記号( 数字1〜21 )が設けられている。 The mounting holes 31-1~31-21 manipulator 3 of the base 30 on is attached is formed, symbols for identifying (numbers 1 to 21) is provided in the vicinity thereof.
【0085】 [0085]
前記取付用穴31-1〜31-21 は、図12( b )に示すように、その口径形状が正多角形に形成され、さらに、その各辺には取付方向の情報として記号( アルファベットa〜h )が設けられている。 The mounting holes 31-1~31-21, as shown in FIG. 12 (b), its diameter shape is formed in a regular polygon, further symbols (alphabet a as the information of the mounting direction on each side ~h) is provided.
【0086】 [0086]
図13( a )は、前記マニピュレータ3の概略の構成を示す図である。 Figure 13 (a) is a diagram showing a schematic configuration of the manipulator 3.
前記マニピュレータ3の取付部材32には、前記ベース30の各取付用穴31-1〜31-21 を嵌合させて( 又は貫通させてナット等により )固定される取付用ボルト33が設けられている。 The mounting member 32 of the manipulator 3, wherein (a or passed through a nut or the like) based 30 a fitted each mounting hole 31-1~31-21 of mounting bolts 33 are provided to be fixed there. この取付用ボルト33の形状も、図13( b )に示すように、前記各取付用穴に31-1〜31-21 に嵌合するように、各取付用穴31-1〜31-21 の口径形状に対応した正多角形となっている。 The shape of the mounting bolt 33, as shown in FIG. 13 (b), to fit 31-1~31-21 into the hole for the mounting, the mounting holes 31-1~31-21 It has become a regular polygon that corresponds to the caliber shape.
【0087】 [0087]
このような構成の第6実施例においては、マニピュレータ3は、その取付用ボルト33をベース30の取付用穴31-1〜31-21 の中から選択した1つの取付用穴31に嵌合して取付ける。 In the sixth embodiment having such a configuration, the manipulator 3 is fitted to the mounting bolts 33 to one of the mounting holes 31 selected from among the mounting holes 31-1~31-21 base 30 attaching Te. このとき、取付用穴31及び取付用ボルト33は正多角形形状であるので、前記取付用穴31と前記取付用ボルト33との嵌合する向きを選択することにより、マニピュレータ3の取付角度が選択できる。 In this case, since the mounting hole 31 and the mounting bolts 33 is a regular polygon shape, by selecting the direction in which engagement between the said mounting bolt 33 and the mounting hole 31, the mounting angle of the manipulator 3 It can be selected.
【0088】 [0088]
このとき、操作者は図示しないキー入力部により、取付用ボルト33を取付けた取付用穴31の近傍の記号( 数値データ )及び取付方向を示す記号( アルファベットデータ )を入力する。 At this time, the operator by the key input unit (not shown) to enter symbols (alphabet data) indicating the sign (numerical data) and the mounting direction in the vicinity of the mounting hole 31 fitted with a mounting bolt 33.
【0089】 [0089]
図示しないコントローラ部は、この入力された数値及びアルファベットに対応する所定の基準座標からの距離及びマニピュレータの固有座標のデータ( 取付方向の情報を含む )をコントローラ部内のメモリから読取り、制御するマニピュレータ3の位置を確認する。 Controller unit, not shown, reads the data of distance and unique coordinates of the manipulator from a predetermined reference coordinates corresponding to the inputted numerical value and the alphabet (including the mounting direction information) from the memory in the controller unit, the control manipulator 3 to confirm the position.
【0090】 [0090]
同様に、このマニピュレータ3の周辺に位置する他のマニピュレータについても、マニピュレータ3に接続されたコントローラ部に接続されたキー入力部から、そのマニピュレータの取付ボルトを取付けた取付用穴の近傍の記号及び取付方向を示す記号を入力する。 Similarly, the other manipulator is located in the periphery of the manipulator 3 is also a key input unit connected to the controller unit connected to the manipulator 3, in the vicinity of the mounting holes fitted with mounting bolts of the manipulator symbols and inputting a symbol indicating the mounting direction. このキー入力により、マニピュレータ3に接続されたコントローラ部は、入力された数値及びアルファベットに対応する所定の基準座標からの距離及び固有座標のデータをメモリから読取り、周辺に位置する他のマニピュレータの位置を確認する。 This key input, connected to the controller unit in the manipulator 3, the data of distance and specific coordinates from predetermined reference coordinates corresponding to the numerical values ​​are input and the alphabet read from the memory, the position of the other manipulator is located in the neighborhood to make sure.
【0091】 [0091]
従って、マニピュレータ3に接続されたコントローラ部は、制御するマニピュレータ3及びこのマニピュレータ3の周辺に位置する他のマニピュレータの取付位置を確認する。 Accordingly, the controller unit connected to the manipulator 3 checks the attachment position of the other manipulator is located in the neighborhood of the manipulator 3 and the manipulator 3 is controlled.
【0092】 [0092]
以上の操作を他のマニピュレータを制御するコントローラ部( キー入力部 )で行えば、各コントローラ部はそれぞれ、制御するマニピュレータ及びこのマニピュレータの周辺に位置するマニピュレータの取付位置を確認する。 Be performed by the controller unit which controls the other manipulators The above operation (key input unit), each of the controller unit checks the attachment position of the manipulator is located in the manipulator and the periphery of the manipulator control.
【0093】 [0093]
このように第6実施例によれば、上述した第1実施例と同様な効果を得ることができる。 According to the sixth embodiment, it is possible to obtain the same effect as in the first embodiment described above.
さらに、ベース30上のマニピュレータの各取付位置に取付用穴31を形成すると共にその取付用穴31の近傍に取付用穴31を識別するための記号とを設けたことにより、上述した第3実施例と同様な効果を得ることができる。 Further, by providing the symbol for identifying the mounting hole 31 in the vicinity of the mounting holes 31 to form the mounting holes 31 in the mounting position of the manipulator on the base 30, the third embodiment described above it is possible to obtain the same effect as example.
【0094】 [0094]
また、取付用穴31及びマニピュレータ3に設けられた取付用ボルト33をお互いに正多角形に形成し嵌合させることにより、マニピュレータの取付角度を所望の角度に固定して取付けるという効果を得ることができる。 Also, by fitting formed in a regular polygon the mounting hole 31 and the mounting bolts 33 provided in the manipulator 3 to each other, that the mounting angle of the manipulator such an effect that mounting and fixed at a desired angle can.
【0095】 [0095]
この発明の第7実施例を図14を参照して説明する。 The seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 14.
図14は、手術用マニピュレータシステムの概略の構成を示す図である。 Figure 14 is a diagram showing a schematic configuration of a surgical manipulator system.
各マニピュレータ3-1〜3-n( 以下3と略す。図14では3個のマニピュレータ3-1〜3-3のみを図示する。 )には、それぞれコントローラ部34-1〜34-n( 以下34と略す。3個のコントローラ部34-1〜34-3のみを図示する。 )が接続されている。 Each manipulator 3-1 to 3-n (hereinafter 3 abbreviated. Illustrated only 14 in three manipulators 3-1 to 3-3.) The, 34-1 to 34-n (hereinafter, respectively controller illustrated only .3 amino controller 34-1~34-3 abbreviated to 34.) are connected.
【0096】 [0096]
これらの各コントローラ部34は、RS−232Cインターフェイス( 図示せず )を備え、互いに( 少なくとも周辺に位置するマニピュレータを制御するコントローラ部に対しては )RS−232C回線35-1〜35-k( 以下35と略す。k≦J=n( n−1 )/2、3本のRS−232回線35-1〜35-3のみを図示する。 )を介して接続されている。 Each of these controllers 34, RS-232C equipped with interface (not shown), with each other (for a controller unit for controlling the manipulator located at least near) RS-232C line 35-1 through 35-k ( and it is connected to 35 abbreviated .k ≦ J = n (n-1) / 2,3 pieces of RS-232 line 35-1~35-3 only shown.) through.
【0097】 [0097]
なお図示しないが、これらの各コントローラ部34にキー入力部を接続してマニピュレータ3の位置に関するデータを入力しても良いし、また3次元位置センサを接続して位置に関する検出データをコントローラ部34に出力するようにしても良いものである。 Although not shown, may be inputted data relating to the position of the manipulator 3 by connecting the key input unit to each of the controller unit 34, also 3-dimensional detection data relating to the position located by connecting the sensor controller 34 those may be output to.
【0098】 [0098]
このような構成の第7実施例においては、各コントローラ部34には、それぞれが制御するマニピュレータ3の基準座標に対する位置の情報が入力され、この入力された情報に基づいて、制御するマニピュレータ3の取付位置を認識する。 In the seventh embodiment thus configured, each controller 34, the information of the position with respect to the reference coordinates of the manipulator 3, each control input, the manipulator 3 on the basis of the input information, and controls recognize the mounting position.
【0099】 [0099]
一方、この各コントローラ部34が得たそれぞれ制御するマニピュレータ3の位置の情報は、RS−232C回線35を介して少なくとも周辺に位置するマニピュレータを制御する各コントローラ部に出力される。 On the other hand, information of the position of the manipulator 3 for controlling each of the respective controller unit 34 is obtained is output to each controller unit for controlling the manipulator positioned around at least via the RS-232C line 35.
【0100】 [0100]
従って、各コントローラ部34には、制御するマニピュレータ3の位置の情報が直接入力されると共に、RS−232C回線35を介してそのマニピュレータ3の周辺に位置するマニピュレータの位置の情報が入力される。 Thus, each controller 34, information of the position of the manipulator 3 to control is input directly, information of the position of the manipulator located around the manipulator 3 via the RS-232C line 35 is input. その結果、各コントローラ部34は、制御するマニピュレータ3及びこのマニピュレータ3の周辺に位置するマニピュレータの位置を認識する。 As a result, each controller 34 recognizes the position of the manipulator located around the manipulator 3 and the manipulator 3 is controlled.
【0101】 [0101]
また、常にRS−232C回線35を介して各コントローラ部34からそれぞれが制御するマニピュレータ3の位置の情報を出力するので、リアルタイムで周辺に位置するマニピュレータの位置( 取付位置 )の移動を認識する。 Moreover, always so it outputs the information of the position of the manipulator 3 to control each of the controllers 34 via the RS-232C line 35, recognizing the movement of the position of the manipulator located around in real time (mounting position).
【0102】 [0102]
このように第7実施例によれば、各コントローラ部34を互いにRS−232C回線35により接続したことにより、上述した第1実施例から第6実施例までのいずれかの方法により各コントローラ部34がそれぞれ制御するマニピュレータ3の位置の情報を入力すると、各マニピュレータ3の位置の情報がRS−232C回線を介して各コントローラ部34に供給されるので、各コントローラ部34はそれぞれ制御するマニピュレータ3とこのマニピュレータ3の周辺に位置するマニピュレータとの位置関係を認識することができ、各コントローラ部34は、周辺のマニピュレータの動作範囲を認識しながら、それぞれが制御するマニピュレータ3を動作させることが可能であり、このマニピュレータ3とその周辺のマニピュレータとの干 According to the seventh embodiment, by connecting the respective controller unit 34 RS-232C line 35 to each other, either by the method each controller unit from the first embodiment described above up to the sixth embodiment 34 When but inputs the information on the position of the manipulator 3 to control each, information of the position of each manipulator 3 is supplied to each of the controller unit 34 via the RS-232C line, each controller 34 and the manipulator (3) for controlling each can recognize the positional relationship between the manipulator located around the manipulator 3, each controller 34, while recognizing the operating range around the manipulator can be operated manipulators 3, each control Yes, interference between the manipulator 3 and its peripheral of the manipulator 、接触等を確実に防止することができる。 , It is possible to reliably prevent the contact or the like.
【0103】 [0103]
また、各コントローラ部は、それぞれが制御するマニピュレータの位置の情報が入力されるだけで良く、周辺のマニピュレータの位置の情報は、周辺の各マニピュレータを制御する各コントローラ部からRS−232C回線35を介して得られるので、各コントローラ部毎に周辺のマニピュレータの位置の情報を、例えばキー入力部等により入力する必要がないので、操作性が向上できる。 Further, each controller unit need only information on the position of the manipulator, each of which controls are input, information on the position around the manipulator, the RS-232C line 35 from each controller unit for controlling the respective manipulator around since obtained through the information of the position of the periphery of the manipulator for each controller unit, for example, there is no need to enter the key input unit, etc., it can be improved operability.
【0104】 [0104]
また、RS−232C回線35を介して送受信する情報は、マニピュレータを取り付ける位置の情報に限らず、各マニピュレータの動作量( モータの回転数、回転角等 )でも良い。 The information to be transmitted and received via the RS-232C line 35 is not limited to the position information attaching a manipulator may be the operation amount of each manipulator (rotational speed of the motor, rotation angle, etc.). この場合、RS−232C回線35を介して、各コントローラ部は周辺のマニピュレータの動作中の姿勢をリアルタイムで認識することができるので、制御するマニピュレータ3とその周辺のマニピュレータとの干渉、接触等をさらにより確実に防止できるという効果を得ることができる。 In this case, via the RS-232C line 35, since each controller can recognize the posture during the operation of the periphery of the manipulator in real time, the interference of the control manipulator 3, and around the manipulator, a contact, etc. it is possible to obtain an effect that even more reliably prevented.
【0105】 [0105]
この発明の第8実施例を図15を参照して説明する。 The eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 15.
図15は、手術用マニピュレータシステムの概略の構成を示す図である。 Figure 15 is a diagram showing a schematic configuration of a surgical manipulator system.
各マニピュレータ3-1〜3-n( 以下3と略す。図15では3個のマニピュレータ3-1〜3-3のみを図示する。 )には、それぞれコントローラ部36-1〜36-n( 以下36と略す。3個のコントローラ部36-1〜36-3のみを図示する。 )が接続されている。 Each manipulator 3-1 to 3-n (hereinafter 3 abbreviated. Illustrates only three of the manipulator 31 to 33 in FIG. 15.) The, 36-1 to 36-n (hereinafter, respectively controller illustrated only .3 amino controller 36-1~36-3 abbreviated to 36.) are connected.
【0106】 [0106]
これらの各コントローラ部36は、それぞれLAN( local area network、図示せず )インターフェイスを備え、それぞれLAN37を介して接続されている。 Each of these controllers 36, respectively LAN (local area network, not shown) provides an interface, it is connected through respective LAN37. なお図示しないが、これらの各コントローラ部36にキー入力部を接続してマニピュレータの位置に関するデータを入力しても良いし、また3次元位置センサを接続して位置に関する検出データをコントローラ部36に出力するようにしても良いものである。 Although not shown, may be inputted data relating to the position of the manipulator to connect the key input unit to each of the controller unit 36, also the detected data relating to the position by connecting the three-dimensional position sensor to the controller 36 those may be output.
【0107】 [0107]
このような構成の第8実施例においては、各コントローラ部36には、それぞれが制御するマニピュレータ3の基準座標に対する位置の情報が入力され、この入力された情報に基づいて、制御するマニピュレータ3の取付位置を認識する。 In the eighth embodiment having such a configuration, each controller 36, the information of the position with respect to the reference coordinates of the manipulator 3, each control input, the manipulator 3 on the basis of the input information, and controls recognize the mounting position.
【0108】 [0108]
一方、この各コントローラ部36が得たそれぞれ制御するマニピュレータ3の位置の情報は、LAN37を介して少なくとも周辺に位置するマニピュレータ3;を制御する各コントローラ部に出力される。 On the other hand, the information of the position of the manipulator 3, each controller 36 is for controlling each give the manipulator 3 located around at least through the LAN37; is output to each controller unit for controlling the.
【0109】 [0109]
従って、各コントローラ部36には、制御するマニピュレータ3の位置の情報が直接入力されると共に、LAN37を介してそのマニピュレータ3の周辺に位置するマニピュレータの位置の情報が入力される。 Thus, each controller 36, information of the position of the manipulator 3 to control is input directly, information of the position of the manipulator located around the manipulator 3 is inputted through the LAN37. その結果、各コントローラ部36は、制御するマニピュレータ3及びこのマニピュレータ3の周辺に位置するマニピュレータの位置を認識する。 As a result, each controller unit 36 ​​recognizes the position of the manipulator located around the manipulator 3 and the manipulator 3 is controlled.
【0110】 [0110]
また、常にLAN37を介して各コントローラ部36からそれぞれが制御するマニピュレータ3の位置の情報を出力するので、リアルタイムで周辺のマニピュレータの位置( 取付位置 )の移動を認識する。 Moreover, always because each outputs the information of the position of the manipulator 3 controlled from the controller 36 through the LAN37, recognizing the movement of the position of the periphery of the manipulator (mounting position) in real time. また、位置情報は、各マニピュレータの動作量( モータの回転数、回転角等 )でも良い。 The position information may be a movement amount of each manipulator (rotational speed of the motor, rotation angle, etc.).
【0111】 [0111]
このように第8実施例によれば、各コントローラ部36をLAN37を介して接続したことにより、上述した第7実施例と同様な効果を得ることができる。 According to the eighth embodiment, each controller 36 by connecting via the LAN37, it is possible to obtain the same effect as the seventh embodiment described above.
この発明の第9実施例を図16を参照して説明する。 The ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 16.
【0112】 [0112]
図16は、手術用マニピュレータシステムの概略の構成を示す図である。 Figure 16 is a diagram showing a schematic configuration of a surgical manipulator system.
各マニピュレータ3-1〜3-n( 以下3と略する。図16では3個のマニピュレータ3-1〜3-3のみを図示する。 )のアーム38-1〜38-n( 以下38と略す。図16では3個のみを図示する 。 )の先端部のスコープ又は処置具を固定する部分の近傍には、それぞれ加速度センサからなる3次元位置センサ39-1〜39-n( 以下39と略す。3個の3次元位置センサ39-1〜39-3のみを示す。 )が設けられている。 Abbreviated as arms 38-1 to 38-n (hereinafter 38 of each manipulator 3-1 to 3-n (hereinafter 3 and abbreviated. Illustrated only 16 in three manipulators 3-1 to 3-3.) . illustrates the three in Figure 16 only.) in the vicinity of the scope or portions for fixing the treatment instrument distal end of, abbreviated as 3-dimensional position sensor 39-1~39-n (hereinafter 39 each consisting of an acceleration sensor show only .3 of three dimensional position sensor 39-1~39-3.) is provided.
【0113】 [0113]
前記各マニピュレータ3には、それぞれコントローラ部40-1〜40-n( 以下40と略す。3個のコントローラ部40-1〜40-3のみを図示する。 )が接続されている。 Wherein each manipulator 3, respectively (shown only following 40.3 amino controller 40-1 to 40-3 abbreviated to.) Controller unit 40-1 to 40-n are connected.
【0114】 [0114]
これらの各コントローラ40は、RS−232Cインターフェイス( 図示せず )を備え、互いにRS−232C回線35-1〜35-k( 以下35と略す、3本のRS−232回線35-1〜35-3のみを図示する。 )を介して接続されている。 Each of these controllers 40 includes a RS-232C interface (not shown), abbreviated as RS-232C line 35-1 through 35-k (hereinafter 35 together, three RS-232 line 35-1~35- It illustrates a 3 only.) via a are connected.
【0115】 [0115]
前記各コントローラ40は、それぞれ前記各3次元位置センサ39により得られた3次元的な加速度データを入力し、この入力した3次元的な加速度データを処理して、制御するマニピュレータ3の取付位置を認識する。 Each controller 40 receives three-dimensional acceleration data obtained by each of the respective three-dimensional position sensor 39, processes the three-dimensional acceleration data this input, the mounting position of the manipulator 3 to control recognize.
【0116】 [0116]
また、このような構成の第9実施例においては、各コントローラ40によりマニピュレータ3を動作させ、マニピュレータ3のアーム38が移動すると、3次元位置センサ39により、その移動量が3次元的な加速度データとして得られる。 In the ninth embodiment having such a configuration, by operating the manipulator 3 by each controller 40, when the arm 38 of the manipulator 3 moves, the 3-dimensional position sensor 39, the amount of movement is three-dimensional acceleration data It is obtained as.
【0117】 [0117]
この得られた3次元的な加速度データに基づいて、各コントローラ部40は、それぞれが制御するマニピュレータ3の動作量を算出し、このマニピュレータ3の位置を認識する。 Based on the obtained three-dimensional acceleration data, each controller 40, each of which calculates the operation amount of the manipulator 3 to control, recognizes the position of the manipulator 3.
【0118】 [0118]
各コントローラ部40の制御するマニピュレータ3の位置の情報は、RS−232C回線35を介して、少なくとも周辺に位置するマニピュレータを制御するコントローラ部へ出力される。 Information of the position of the manipulator 3 to control the respective controllers 40, via the RS-232C line 35, is output to the controller unit for controlling the manipulator located around at least.
【0119】 [0119]
従って、各コントローラ部40は、それぞれが制御するマニピュレータ3の位置の情報が3次元位置センサ39からの3次元的な加速度データにより直接入力されると共に、RS−232C回線35を介して、少なくともそのマニピュレータ3の周辺に位置するマニピュレータの位置の情報が入力される。 Thus, each controller 40, together with the information of the position of the manipulator 3, each of which controls are input directly by the three-dimensional acceleration data from the three-dimensional position sensor 39, via the RS-232C line 35, at least that information of the position of the manipulator located around the manipulator 3 is input. その結果、各コントローラ部40は、それぞれが制御するマニピュレータ3及びこのマニピュレータの周辺に位置するマニピュレータの位置を認識する。 As a result, the controller 40 recognizes the position of the manipulator located around the manipulator 3 and the manipulator respectively controls.
【0120】 [0120]
このように第9実施例によれば、上述した第7実施例と同様な効果を得ることができる。 According to the ninth embodiment, it is possible to obtain the same effect as the seventh embodiment described above.
また、加速度センサを有する3次元位置センサ39を使用して、各コントローラ部40のそれぞれが制御するマニピュレータ3の位置の情報を入力しているので、操作者がマニピュレータ3の位置に関する測定及び計算する必要がなく、単に各キー入力部5のディスプレイ8に表示された位置情報を、キー入力部5から入力するだけで良いので、操作性を向上させることができる。 Further, by using the 3D position sensor 39 having the acceleration sensor, since each of the controller unit 40 is entering the information of the position of the manipulator 3 to control, the operator measures and calculations related position of the manipulator 3 it is not necessary, simply position information displayed on the display 8 of the key input section 5, since it is only necessary to input from the key input unit 5, thereby improving the operability. さらに、このキー入力部5のキー入力を省略して、直接3次元位置センサ39からのマニピュレータの位置の情報をコントローラ部40に入力すれば、操作者は、全くマニピュレータ3の位置をコントローラ部に入力する操作を行わずに済むので、操作性を一層向上させることができる。 Further, by omitting the key input of the key input unit 5, if the input information on the position of the manipulator from the direct three-dimensional position sensor 39 to the controller 40, the operator at all to the controller unit the position of the manipulator 3 since it is not necessary to perform an operation of inputting can operability is further improved.
【0121】 [0121]
なお、この第9実施例では3次元位置センサとして加速度センサを使用したものについて説明したが、この発明はこれに限定されるものではなく、例えば第2実施例で説明した磁界検出センサを使用しても良いものである。 Incidentally, in the ninth embodiment it has been described that using an acceleration sensor as a three-dimensional position sensor, the present invention is not limited thereto, using a magnetic field detection sensor described example in the second embodiment and those may be.
【0122】 [0122]
この発明の第10実施例を図17及び図18を参照して説明する。 A tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 17 and 18.
図17は、手術用マニピュレータシステムの概略の構成を示す図である。 Figure 17 is a diagram showing a schematic configuration of a surgical manipulator system.
各マニピュレータ3-1〜3-n( 以下3と略する。図16では3個のマニピュレータ3-1〜3-3のみを図示する。 )は、直接中央コントローラ部41に接続されている。 Each manipulator 3-1 to 3-n (hereinafter abbreviated as 3. Illustrated only 16 in three manipulators 3-1 to 3-3.) Is connected directly to the central controller 41.
【0123】 [0123]
この中央コントローラ部41には位置情報共有メモリ42が設けられ、前記中央コントローラ部41は、この位置情報共有メモリ42に記憶された位置情報に基づいて各マニピュレータ3を制御する。 The position information shared memory 42 to the central controller unit 41 is provided, the central controller 41 controls the respective manipulator 3 on the basis of the position information stored in the position information shared memory 42.
【0124】 [0124]
図18は、前記中央コントローラ部41が行う処理の構成を示す機能ブロック図である。 Figure 18 is a functional block diagram showing the configuration of processing the central controller 41 is performed.
前記各マニピュレータ3-1〜3-nをそれぞれ制御する第1マニピュレータ制御ルーチン43-1〜第nマニピュレータ制御ルーチン43-nと、システム全体を管理し、前記各マニピュレータ制御ルーチン43-1〜43-nにより制御される各マニピュレータ3-1〜3-n間の位置関係をチェックして干渉、接触等を防止するシステム制御ルーチン44とから、前記中央コントローラ部41のルーチンは構成される。 Wherein the first and the manipulator control routine 43-1~ the n manipulator control routine 43-n to control the manipulator 3-1 to 3-n, respectively, to manage the entire system, each manipulator control routine 43-1~43- interference check the positional relationship between the manipulator 3-1 to 3-n that are controlled by n, the system control routine 44 to prevent contact or the like, the routine of the central controller unit 41 is configured. なお、各ルーチン43-1〜43-n,44は、それぞれ位置情報共有メモリ42に各マニピュレータ3-1〜3-nの位置情報を書込むと共に、書込まれた位置情報に基づいて制御を行うようになっている。 Each routine 43-1 to 43-n, 44, as well as writes the positional information of each manipulator 3-1 to 3-n to the position information shared memory 42, respectively, the control based on the written location information It is made as to do.
【0125】 [0125]
このような構成の第10実施例において、中央コントローラ部41は、システム制御ルーチン44及び各マニピュレータ制御ルーチン43-1〜43-nとにより各マニピュレータ3-1〜3-nが制御される。 In a tenth embodiment of such a configuration, the central controller 41, the manipulator 3-1 to 3-n are controlled by the system control routines 44 and the manipulator control routine 43-1 to 43-n. 各マニピュレータ3の位置情報は、上述した第1実施例〜第6実施例に示すいずれかの方法により入力されるようになっており、入力された位置情報は位置情報共有メモリ42に記憶される。 Position information of each manipulator 3 is adapted to be entered by any of the methods shown in the first to sixth embodiments described above, the position information entered is stored in the position information shared memory 42 .
【0126】 [0126]
さらにシステム制御ルーチン44は、位置情報共有メモリ42に記憶されている情報に基づいて、各マニピュレータ3の位置を認識して、各マニピュレータ間の位置関係をチェックし、マニピュレータ間で干渉、接触等が予想される場合には、その干渉等を回避する指示を該当する各マニピュレータ制御ルーチンへ出す。 Further, the system control routine 44, based on the information stored in the position information shared memory 42, recognizes the position of each manipulator 3, to check the positional relationship between the manipulators, interference between manipulators, contact or the like If it is expected, out to the manipulator control routine to the appropriate instruction to avoid the interference and the like.
【0127】 [0127]
各マニピュレータ制御ルーチンは、このシステム制御ルーチン44から出された干渉等を回避する指示にしたがって、各マニピュレータ3の制御を変更する。 Each manipulator control routine in accordance with an instruction to avoid interference or the like issued from the system control routine 44 to change the control of each manipulator 3. 例えば、マニピュレータ3の動作速度を低速にしたり、またマニピュレータ3の動作を停止する等の変更が行われる。 For example, the operating speed of the manipulator 3 to the low speed, also changes, such as stopping the operation of the manipulator 3 is performed.
【0128】 [0128]
このように第10実施例によれば、各マニピュレータ3を制御する中央コントローラ41と、各マニピュレータ3毎にそれぞれの位置の情報を記憶する位置情報を記憶する位置情報共有メモリ42とを設け、上述した第1実施例から第6実施例までのいずれかの方法により各マニピュレータ3の位置の情報を入力すると、その位置の情報を位置情報共有メモリ42に記憶し、この位置情報共有メモリ42に記憶された各マニピュレータ3の位置の情報に基づいて中央コントローラ41が各マニピュレータ3を制御することにより、各マニピュレータ3とこのマニピュレータ3の周辺に位置するマニピュレータとの位置関係を認識することができ、周辺のマニピュレータの動作範囲を認識しながら、マニピュレータ3を動作させることが可能で According to the tenth embodiment thus, a central controller 41 for controlling the manipulators 3, the position information shared memory 42 for storing positional information for storing information of the respective position for each manipulator 3 is provided, above was the by any of the methods from the first embodiment to the sixth embodiment inputs information on the position of each manipulator 3, and stores information of the location in the position information shared memory 42, stored in the position information shared memory 42 by the central controller 41 controls each manipulator 3 on the basis of the information of the position of each manipulator 3, which is, it is possible to recognize the positional relationship between the manipulator located around the manipulator 3 and the manipulator 3, around while recognizing the operating range of the manipulator can be operated manipulator 3 り、このマニピュレータ3とその周辺のマニピュレータとの干渉、接触等を確実に防止することができる。 Ri, it is possible to prevent interference between the manipulator 3 and around the manipulator, the contact or the like reliably.
【0129】 [0129]
また、各マニピュレータ3の位置の情報は、位置情報共有メモリ42を使用して中央コントローラ部41が集中管理すると共に、マニピュレータ3の制御も中央コントローラ部41が集中管理しているので、通信を行わずにしかもマニピュレータ3の位置の情報の入力が1度で済むので、処理速度及び操作性を向上させることができる。 Further, information of the position of each manipulator 3, together with the central controller unit 41 is centralized by using the position information shared memory 42, the control also the central controller unit 41 of the manipulator 3 is centralized, perform communication Moreover, since the input of the information of the position of the manipulator 3 requires only once without, it is possible to improve the processing speed and operability.
【0130】 [0130]
なお、位置情報は、取付位置に限らず、各マニピュレータ3の動作中の位置情報( 各モータの回転数、回転角等 )でも良い。 The position information is not limited to the mounting position, the position information in the operation of the manipulator 3 (rotational speed of each motor, rotation angle, etc.) may be used. この場合でも、動作中の位置情報を基にマニピュレータ3とその周辺のマニピュレータの干渉、接触等を確実に防止することができる。 In this case, it is possible to reliably prevent the manipulator 3 based on the position information of the operating interference surrounding the manipulator, the contact or the like.
【0131】 [0131]
この発明の第11実施例を図19を参照して説明する。 An eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 19.
図19は、手術用マニピュレータシステムの概略の構成を示す図である。 Figure 19 is a diagram showing a schematic configuration of a surgical manipulator system.
各マニピュレータ3-1〜3-n( 以下3と略す。図15では3個のマニピュレータ3-1〜3-3のみを図示する。 )には、それぞれコントローラ部45-1〜45-n( 以下45と略す。3個のコントローラ部45-1〜45-3のみを図示する。 )が接続されている。 Each manipulator 3-1 to 3-n (hereinafter 3 abbreviated. Illustrates only three of the manipulator 31 to 33 in FIG. 15.) The, 45-1 through 45-n (hereinafter, respectively controller 45 illustrates only .3 amino controller 45-1~45-3 abbreviated to.) are connected.
【0132】 [0132]
これらの各コントローラ部45は、メインコントローラ部46と接続され、このメインコントローラ部46には、位置情報共有メモリ42が設けられている。 Each of these controllers 45 is connected to the main controller 46, this main controller 46, position information shared memory 42 is provided. 前記各コントローラ部45は、メインコントローラ部46を介して供給される位置情報に基づいてそれぞれ制御するマニピュレータ3を制御する。 Each controller unit 45 controls the manipulator 3 to controlled based on the position information supplied via the main controller unit 46.
【0133】 [0133]
なお、この第11実施例は前述の第10実施例の変形例であり、前記各コントローラ部45は、第10実施例の各マニピュレータ制御ルーチンを行うための専用コントローラであり、前記メインコントローラ部46は、システム制御ルーチンを行うための専用コントローラである。 In this eleventh embodiment is a modification of the above-described tenth embodiment, each controller 45 is a dedicated controller for performing each manipulator control routine of the tenth embodiment, the main controller 46 is a dedicated controller for performing system control routine.
【0134】 [0134]
このような構成の第11実施例において、各コントローラ部45は、それぞれメインコントローラ部46から出力される指令及び位置情報共有メモリ42からの位置情報に基づいて、それぞれ各マニピュレータ3を制御する。 In a 11 embodiment of such a configuration, the controller unit 45, respectively on the basis of the positional information from the command and the position information shared memory 42 is outputted from the main controller 46, respectively to control the manipulators 3.
【0135】 [0135]
各マニピュレータの位置情報は、上述した第1実施例〜第6実施例に示す方法のいずれかにより各コントローラ部45に入力されたものが、メインコントローラ部46に出力され、メインコントローラ部46は、入力した位置情報を位置情報共有メモリ42に書込むと共に、この位置情報共有メモリから各マニピュレータの位置情報を読取る。 Position information of each manipulator, which by any of the methods shown in the first to sixth embodiments described above is input to the controller 45 is output to the main controller 46, the main controller 46, with writing the position information shared memory 42 the entered positional information, it reads the positional information of each manipulator from the position information sharing memory.
【0136】 [0136]
メインコントローラ部46は、この読取った位置情報に基づいて、各マニピュレータ3の位置を認識して各マニピュレータ間の位置関係をチェックし、マニピュレータ間で干渉、接触等が予想される場合には、その干渉等を回避する指示を該当する各コントローラ部45に出力する。 The main controller 46, based on the read location information, when it recognizes the position of each manipulator 3 checks the positional relationship between the manipulators, interference between manipulators, the contact or the like is expected, the and it outputs an instruction to avoid interference or the like corresponding to each controller unit 45.
【0137】 [0137]
従って、各コントローラ部46は、メインコントローラ部46から出力された干渉、接触等を回避する指示にしたがって、各マニピュレータ3の制御を変更する。 Thus, each controller 46, interference output from the main controller 46, according to the instructions to avoid contact or the like, to change the control of each manipulator 3.
【0138】 [0138]
なお、位置情報は、前述した第10実施例と同様にマニピュレータの動作中の位置情報でも良い。 The position information may be position information during operation of the manipulator like the tenth embodiment described above.
このように第11実施例によれば、上述した第10実施例の中央コントローラ部41の機能の一部、すなわち各マニピュレータ制御ルーチン43をコントローラ部45として独立させ、各マニピュレータ3の位置の情報を集中管理して、各コントローラ部45にマニピュレータの制御の指令を出力するメインコントローラ部46を設けたことにより、上述した第10実施例と同様な効果を得ることができる。 According to the eleventh embodiment, some of the functions of the central controller unit 41 of the tenth embodiment described above, i.e. made independent of each manipulator control routine 43 as a controller unit 45, the information of the position of each manipulator 3 and centralized management, the provision of the main controller 46 for outputting a command of the control of the manipulator to the controller unit 45, it is possible to obtain the same effect as the tenth embodiment described above.
【0139】 [0139]
さらに、各マニピュレータ制御ルーチン43をコントローラ部として独立させているので、マニピュレータ制御ルーチン43を並列に処理でき、しかもメインコントローラ部41は、システム制御ルーチン44のみを処理すれば良いので、処理速度のより高速化を図ることができる。 Furthermore, since made independent of each manipulator control routine 43 as a controller unit, a manipulator control routine 43 can be processed in parallel, yet the main controller 41, it is sufficient to process only the system control routine 44, and more of the processing speed it is possible to increase the speed.
【0140】 [0140]
( 追記 ) (Write-once)
( 1 )体腔内の観察を行うスコープや体腔内で患部の処置を行う処置具等を制御する複数のマニピュレータユニットから構成されたマニピュレータシステムにおいて、前記各マニピュレータユニットは、 (1) In the manipulator system including a plurality of manipulators unit for controlling the treatment instrument or the like the treatment of the diseased portion with the scope and the body cavity to observe inside a body cavity, wherein the manipulator unit,
スコープ又は処置具等を支持するマニピュレータと、 A manipulator supporting the scope or treatment tool or the like,
このマニピュレータの基準位置の情報及び少なくともこのマニピュレータの周辺に位置する他の各マニピュレータユニットに設けられたマニピュレータの基準位置の情報を入力するためのキー部と、 A key unit for inputting information of the reference position of the manipulator provided in addition to the manipulator unit located around the information and at least the manipulator reference position of the manipulator,
このキー部から入力された各マニピュレータの基準位置の情報に基づいて前記マニピュレータを制御する制御手段とを設けたことを特徴とするマニピュレータシステム。 Manipulator system characterized by comprising a controller for controlling the manipulator, based on the information of the reference position of each manipulator is input from the key unit.
【0141】 [0141]
( 2 )体腔内の観察を行うスコープや体腔内で患部の処置を行う処置具等を制御する複数のマニピュレータユニットから構成されたマニピュレータシステムにおいて、 (2) In the manipulator system including a plurality of manipulators unit for controlling the treatment instrument or the like the treatment of the diseased portion with the scope and the body cavity to observe inside a body cavity,
マニピュレータの基準位置を判定するための検出対象部を設け、 The detection target portion for determining the reference position of the manipulator is provided,
前記各マニピュレータユニットは、 Each manipulator unit,
スコープ又は処置具等を支持するマニピュレータと、 A manipulator supporting the scope or treatment tool or the like,
前記マニピュレータの基準位置の情報及び少なくともこのマニピュレータの周辺に位置する他の各マニピュレータユニットに設けられたマニピュレータの基準位置の情報を発生する発生手段と、 A generating means for generating information of a reference position of the manipulator provided in addition to the manipulator unit located around the information and at least the manipulator reference position of the manipulator,
この発生手段により発生した各マニピュレータの基準位置の情報に基づいて前記マニピュレータを制御する制御手段とを設けたことを特徴とするマニピュレータシステム。 Manipulator system characterized by comprising a controller for controlling the manipulator, based on the information of the reference position of each manipulator generated by the generating means.
【0142】 [0142]
( 3 )体腔内の観察を行うスコープや体腔内で患部の処置を行う処置具等を制御する複数のマニピュレータユニットから構成されたマニピュレータシステムにおいて、 (3) In the manipulator system including a plurality of manipulators unit for controlling the treatment instrument or the like the treatment of the diseased portion with the scope and the body cavity to observe inside a body cavity,
軌道と、 And the track,
前記軌道上に設けられこの軌道上の各位置を示す位置検出マークとを設け、 Provided on the track provided a position detection mark indicating the respective positions on the track,
前記各マニピュレータユニットは、 Each manipulator unit,
スコープ又は処置具等を支持すると共に前記軌道上を移動するマニピュレータと、 A manipulator for moving the orbits to support the scope or treatment tool or the like,
前記マニピュレータの基準位置の情報及び少なくともこのマニピュレータの周辺に位置する他の各マニピュレータユニットに設けられたマニピュレータの基準位置の情報を発生する発生手段と、 A generating means for generating information of a reference position of the manipulator provided in addition to the manipulator unit located around the information and at least the manipulator reference position of the manipulator,
この発生手段により発生した各マニピュレータの基準位置の情報に基づいて前記マニピュレータを制御する制御手段とを設けたことを特徴とするマニピュレータシステム。 Manipulator system characterized by comprising a controller for controlling the manipulator, based on the information of the reference position of each manipulator generated by the generating means.
【0143】 [0143]
( 4 )前記検出対象部は、位置を示すマークと、このマークを識別するための記号とを設けたことを特徴とする前記2に記載されるマニピュレータシステム。 (4) the detection target portion includes a manipulator system described in the 2, it characterized the mark indicating the position, in that a and symbols for identifying the mark.
( 5 )前記記号は数字であることを特徴とする前記4に記載されるマニピュレータシステム。 (5) a manipulator system described in the 4, wherein the symbols are numbers.
【0144】 [0144]
( 6 )前記記号はアルファベットであることを特徴とする前記4に記載されるマニピュレータシステム。 (6) a manipulator system described in the 4, wherein the symbols are letters.
( 7 )体腔内の観察を行うスコープや体腔内で患部の処置を行う処置具等を制御する複数のマニピュレータユニットから構成されたマニピュレータシステムにおいて、前記各マニピュレータユニットは、 (7) In the manipulator system including a plurality of manipulators unit for controlling the treatment instrument or the like the treatment of the diseased portion with the scope and the body cavity to observe inside a body cavity, wherein the manipulator unit,
スコープ又は処置具等を支持するマニピュレータと、 A manipulator supporting the scope or treatment tool or the like,
このマニピュレータの基準位置の情報及び少なくともこのマニピュレータの周辺に位置する他の各マニピュレータユニットに設けられたマニピュレータの基準位置を検出する3次元位置センサと、 A three-dimensional position sensor for detecting the reference position of the manipulator provided in addition to the manipulator unit located around the information and at least the manipulator reference position of the manipulator,
この3次元位置センサにより検出された各マニピュレータの基準位置の情報に基づいて前記マニピュレータを制御する制御手段とを設けたことを特徴とするマニピュレータシステム。 Manipulator system characterized by comprising a controller for controlling the manipulator, based on the information of the reference position of each manipulator detected by the three-dimensional position sensor.
【0145】 [0145]
( 8 )前記3次元位置センサは磁気センサであることを特徴とする前記7に記載されるマニピュレータシステム。 (8) a manipulator system described in the 7 the 3-dimensional position sensor, which is a magnetic sensor.
( 9 )体腔内の観察を行うスコープや体腔内で患部の処置を行う処置具等を制御する複数のマニピュレータユニットから構成されたマニピュレータシステムにおいて、 (9) In the manipulator system including a plurality of manipulators unit for controlling the treatment instrument or the like the treatment of the diseased portion with the scope and the body cavity to observe inside a body cavity,
軌道と、 And the track,
前記軌道上に設けられた電気抵抗部材とを設け、 Provided an electrical resistance member provided on said track,
前記各マニピュレータユニットは、 Each manipulator unit,
スコープ又は処置具等を支持すると共に前記軌道上を移動するマニピュレータと、 A manipulator for moving the orbits to support the scope or treatment tool or the like,
前記電気抵抗部材の抵抗値の変化から前記マニピュレータの基準位置の情報及び少なくともこのマニピュレータの周辺に位置する他の各マニピュレータユニットに設けられたマニピュレータの基準位置の判定する判定手段と、 Determination means of the reference position of the manipulator provided by the change in the resistance value of the resistance member to each of the other manipulators units located around the information and at least the manipulator reference position of the manipulator,
この判定手段により判定した各マニピュレータの基準位置に基づいて前記マニピュレータを制御する制御手段とを設けたことを特徴とするマニピュレータシステム。 Manipulator system characterized by comprising a controller for controlling the manipulator, based on the reference position of each manipulator is determined by the determining means.
( 11 )前記位置検出マークはバーコードであることを特徴とする前記3に記載されるマニピュレータシステム。 (11) manipulator system described in the 3, wherein the position detection mark is a bar code.
( 12 )体腔内の観察を行うスコープや体腔内で患部の処置を行う処置具等を制御する複数のマニピュレータユニットから構成されたマニピュレータシステムにおいて、 (12) In the manipulator system including a plurality of manipulators unit for controlling the treatment instrument or the like the treatment of the diseased portion with the scope and the body cavity to observe inside a body cavity,
軌道と、 And the track,
前記軌道上に設けられこの軌道上の各位置を示すバーコードとを設け、 Provided on the track provided a bar code indicating the respective positions on the track,
前記各マニピュレータユニットは、 Each manipulator unit,
スコープ又は処置具等を支持すると共に前記軌道上を移動するマニピュレータと、 A manipulator for moving the orbits to support the scope or treatment tool or the like,
軌道上に設けられた前記バーコードを読取るバーコード読取手段と、 And a bar code reading means for reading the bar codes provided on the track,
このバーコード読取手段により読取ったバーコード情報に基づいて、前記マニピュレータの基準位置の情報及び少なくともこのマニピュレータの周辺に位置する他の各マニピュレータユニットに設けられたマニピュレータの基準位置を判定する判定手段と、 Based on the barcode information read by the bar code reading means, determination means for determining a reference position of the manipulator provided in addition to the manipulator unit located around the information and at least the manipulator reference position of the manipulator ,
この判定手段により判定した各マニピュレータの基準位置に基づいて前記マニピュレータを制御する制御手段とを設けたことを特徴とするマニピュレータシステム。 Manipulator system characterized by comprising a controller for controlling the manipulator, based on the reference position of each manipulator is determined by the determining means.
( 13 )前記検出対象部は、マニピュレータの取付位置を示す穴と、この穴を識別するための記号とを設けたことを特徴とする前記2に記載されるマニピュレータシステム。 (13) the detection target portion includes a manipulator system described in the 2, characterized and the hole indicating the installation position of the manipulator, in that a and symbols to identify this hole.
( 14 )前記穴の断面は多角形であることを特徴とする前記13に記載されるマニピュレータシステム。 (14) manipulator system described in the 13, wherein the cross-section of the holes is a polygonal shape.
( 15 )前記記号は数字であることを特徴とする前記13に記載されるマニピュレータシステム。 (15) manipulator system described in the 13, wherein the symbols are numbers.
( 16 )前記記号はアルファベットであることを特徴とする前記13に記載されるマニピュレータシステム。 (16) manipulator system described in the 13, wherein the symbols are letters.
( 17 )体腔内の観察を行うスコープや体腔内で患部の処置を行う処置具等を制御する複数のマニピュレータユニットから構成されたマニピュレータシステムにおいて、前記各マニピュレータユニットは、 (17) In the manipulator system including a plurality of manipulators unit for controlling the treatment instrument or the like the treatment of the diseased portion with the scope and the body cavity to observe inside a body cavity, wherein the manipulator unit,
スコープ又は処置具等を支持するマニピュレータと、 A manipulator supporting the scope or treatment tool or the like,
このマニピュレータの基準位置及び姿勢を検出する自己検出手段と、 Self detecting means for detecting the reference position and orientation of the manipulator,
他のマニピュレータユニットに対して前記自己検出手段により検出された前記マニピュレータの基準位置及び姿勢を情報として出力すると共に、他のマニピュレータからの基準位置及び姿勢の情報を入力する情報入出力手段と、 The reference position and orientation of the manipulator detected by the self-sensing means to the other of the manipulator unit and outputs as information, and information output means for inputting information of the reference position and orientation from the other manipulators,
前記自己検出手段及び前記情報入出力手段からの各マニピュレータの基準位置及び姿勢の情報に基づいて前記マニピュレータを制御する制御手段とを設けたことを特徴とするマニピュレータシステム。 Manipulator system characterized by comprising a controller for controlling the manipulator, based on the information of the reference position and orientation of the manipulator from the self-detecting means and said information output means.
( 18 )前記情報入出力手段は通信回線を介して基準位置及び姿勢の情報の交換を行うことを特徴とする前記17に記載されるマニピュレータシステム。 (18) The information input and output unit manipulator system as recited in 17, characterized in that the exchange of information of the reference position and orientation through a communication line.
( 19 )前記情報入出力手段はRS−232C回線を介して基準位置及び姿勢の情報の交換を行うことを特徴とする前記17に記載されるマニピュレータシステム。 (19) The information input and output unit manipulator system as recited in 17, characterized in that the exchange of information of the reference position and orientation via the RS-232C line.
( 20 )前記情報入出力手段はローカルエリアネットワークを介して基準位置及び姿勢の情報の交換を行うことを特徴とする前記17に記載されるマニピュレータシステム。 (20) The information input and output unit manipulator system as recited in 17, characterized in that the exchange of information of the reference position and orientation via a local area network.
( 21 )体腔内の観察を行うスコープや体腔内で患部の処置を行う処置具等を制御する複数のマニピュレータユニットから構成されたマニピュレータシステムにおいて、前記各マニピュレータユニットは、 (21) In the manipulator system including a plurality of manipulators unit for controlling the treatment instrument or the like the treatment of the diseased portion with the scope and the body cavity to observe inside a body cavity, wherein the manipulator unit,
スコープ又は処置具等を支持するマニピュレータと、 A manipulator supporting the scope or treatment tool or the like,
このマニピュレータの位置を移動させるためのモータと、 A motor for moving the position of the manipulator,
このモータの回転状態を検出するエンコーダと、 An encoder for detecting the rotational state of the motor,
このエンコーダからのモータの回転状態から前記マニピュレータの基準位置及び姿勢を判定する自己判定手段と、 Self determination means for determining a reference position and attitude of the manipulator from the rotation state of the motor from the encoder,
他のマニピュレータユニットに対して前記自己判定手段により判定された前記マニピュレータの基準位置及び姿勢を情報として出力すると共に、他のマニピュレータからの基準位置の情報及び姿勢情報を入力する情報入出力手段と、 Outputs the reference position and attitude of the manipulator is determined by the self-determination means as the information to another manipulator units, and information output means for inputting information and orientation information of the reference position from the other manipulators,
前記自己判定手段及び前記情報入出力手段からの各マニピュレータの基準位置及び姿勢の情報に基づいて前記マニピュレータを制御する制御手段とを設けたことを特徴とするマニピュレータシステム。 Manipulator system characterized by comprising a controller for controlling the manipulator, based on the reference position and attitude information of the manipulator from the self determination means and the information output means.
( 22 )体腔内の観察を行うスコープや体腔内で患部の処置を行う処置具等を制御する複数のマニピュレータユニットから構成されたマニピュレータシステムにおいて、前記各マニピュレータユニットは、 (22) In the manipulator system including a plurality of manipulators unit for controlling the treatment instrument or the like the treatment of the diseased portion with the scope and the body cavity to observe inside a body cavity, wherein the manipulator unit,
スコープ又は処置具等を支持するマニピュレータと、 A manipulator supporting the scope or treatment tool or the like,
このマニピュレータの基準位置及び姿勢を検出する3次元位置センサと、 And the three-dimensional position sensor for detecting the reference position and orientation of the manipulator,
他のマニピュレータユニットに対して前記3次元位置センサにより検出された前記マニピュレータの基準位置及び姿勢を情報として出力すると共に、他のマニピュレータからの基準位置の情報及び姿勢情報を入力する情報入出力手段と、 It outputs the reference position and attitude of the manipulator detected by the 3-dimensional position sensor as information for other manipulators units, and information output means for inputting information and orientation information of the reference position from the other manipulators ,
前記3次元位置センサ及び前記情報入出力手段からの各マニピュレータの基準位置及び姿勢の情報に基づいて前記マニピュレータを制御する制御手段とを設けたことを特徴とするマニピュレータシステム。 Manipulator system characterized by comprising a controller for controlling the manipulator, based on the information of the reference position and orientation of the manipulator from the 3-dimensional position sensor and said information output means.
( 23 )前記3次元位置センサは加速度センサであることを特徴とする前記22に記載されるマニピュレータシステム。 (23) manipulator system described in the 22 the three-dimensional position sensor, characterized in that an acceleration sensor.
( 24 )前記3次元位置センサは磁気センサであることを特徴とする前記22に記載されるマニピュレータシステム。 (24) manipulator system described in the 22 the three-dimensional position sensor, which is a magnetic sensor.
( 25 )前記情報入出力手段はメモリを介して基準位置及び姿勢の情報の交換を行うことを特徴とする前記17に記載されるマニピュレータシステム。 (25) manipulator system described in the 17 the information input and output unit, characterized in that the exchange of information of the reference position and orientation through the memory.
【0146】 [0146]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
以上詳述したようにこの発明によれば、各マニピュレータの位置を認識してマニピュレータ間で干渉、接触等が発生するのを確実に防止することができるマニピュレータシステムを提供できる。 According to detail the way the present invention above, it is possible to provide a manipulator system which can reliably prevent the interference, the contact or the like occurs between the position recognition to the manipulator manipulators.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】この発明の第1実施例の手術用マニピュレータシステムの概略の構成を示す図及び基準座標系と固有座標系との間の捩じれ各説明するための図。 [1] Figure for each explanatory twist between the first figure and the reference coordinate system showing a schematic structure of a surgical manipulator system embodiments and unique coordinate system of the present invention.
【図2】同実施例の手術用マニピュレータシステムのマニピュレータの基本的な構成を示す図。 FIG. 2 is a diagram showing a basic configuration of the manipulator of the surgical manipulator system of the embodiment.
【図3】同実施例の手術用マニピュレータシステムのキー入力部を示す図。 FIG. 3 shows a key input unit of the surgical manipulator system of the embodiment.
【図4】この発明の第2実施例の手術用マニピュレータシステムの概略の構成を示す図。 4 is a diagram showing a schematic configuration of a surgical manipulator system according to a second embodiment of the present invention.
【図5】同実施例の手術用マニピュレータシステムのマニピュレータの概略の構成を示す図。 5 is a diagram showing an outline of the structure of the manipulator of the surgical manipulator system of the embodiment.
【図6】この発明の第3実施例の手術用マニピュレータシステムの概略の構成を示す図。 6 is a diagram showing a schematic configuration of a surgical manipulator system according to a third embodiment of the present invention.
【図7】同実施例の手術用マニピュレータシステムのマニピュレータの概略の構成を示す図。 7 is a diagram showing an outline of the structure of the manipulator of the surgical manipulator system of the embodiment.
【図8】この発明の第4実施例の手術用マニピュレータシステムの概略の構成を示す図。 8 shows a schematic configuration of a surgical manipulator system according to a fourth embodiment of the present invention.
【図9】同実施例の手術用マニピュレータシステムのマニピュレータの概略の構成を示す図。 9 is a diagram showing an outline of the structure of the manipulator of the surgical manipulator system of the embodiment.
【図10】この発明の第5実施例の手術用マニピュレータシステムの概略の構成を示す図。 10 is a view showing a schematic structure of a surgical manipulator system according to a fifth embodiment of the present invention.
【図11】同実施例の手術用マニピュレータシステムのマニピュレータの概略の構成を示す図。 11 is a diagram showing an outline of the structure of the manipulator of the surgical manipulator system of the embodiment.
【図12】この発明の第6実施例の手術用マニピュレータシステムのベット及びベースを示す図。 12 is a diagram showing a bet and based surgical manipulator system according to the sixth embodiment of the present invention.
【図13】同実施例の手術用マニピュレータシステムのマニピュレータの概略の構成を示す図。 13 is a view showing a schematic configuration of a manipulator of the surgical manipulator system of the embodiment.
【図14】この発明の第7実施例の手術用マニピュレータシステムの概略の構成を示す図。 FIG. 14 shows a schematic configuration of a surgical manipulator system of the seventh embodiment of the present invention.
【図15】この発明の第8実施例の手術用マニピュレータシステムの概略の構成を示す図。 15 is a diagram showing a schematic configuration of a surgical manipulator system of the eighth embodiment of the present invention.
【図16】この発明の第9実施例の手術用マニピュレータシステムの概略の構成を示す図。 FIG. 16 is a diagram showing a schematic structure of a surgical manipulator system of the ninth embodiment of the present invention.
【図17】この発明の第10実施例の手術用マニピュレータシステムの概略の構成を示す図。 FIG. 17 shows a schematic configuration of a surgical manipulator system of a tenth embodiment of the present invention.
【図18】同実施例の手術用マニピュレータシステムの中央コントローラ部が行う処理の構成を示す機能ブロック図。 Figure 18 is a functional block diagram showing the configuration of a processing central controller unit of the surgical manipulator system of the embodiment is performed.
【図19】この発明の第11実施例の手術用マニピュレータシステムの概略の構成を示す図。 FIG. 19 shows a schematic configuration of a surgical manipulator system of the eleventh embodiment of the present invention.
【図20】一般的なマニピュレータシステムの構成を示す図。 FIG. 20 shows a typical manipulator system configuration.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
3…マニピュレータ、 3 ... manipulator,
4,11,34,36,40,45…コントローラ部、 4,11,34,36,40,45 ... controller,
5…キー入力部、 5 ... the key input unit,
6…スコープ( 内視鏡 )、 6 ... scope (endoscope),
7…処置具、 7 ... the treatment tool,
8…ディスプレイ、 8 ... display,
12…3次元位置センサ、 12 ... 3-dimensional position sensor,
13…ソース、 13 ... source,
14…磁界検出センサ、 14 ... magnetic field detection sensor,
15,16,21…マーク、 15, 16, 21 ... mark,
23…メモリ、 23 ... memory,
25…電気抵抗スケール、 25 ... electrical resistance scale,
28…バーコード印刷部、 28 ... bar code printing unit,
29…バー読取部、 29 ... bar reading section,
31…取付穴、 31 ... mounting holes,
33…取付用ボルト35…RS−232C回線、 33 ... mounting bolts 35 ... RS-232C line,
37…LAN、 37 ... LAN,
39…加速度センサ、 39 ... acceleration sensor,
42…位置情報共有メモリ、 42 ... position information shared memory,
41…中央コントローラ部、 41 ... the central controller,
46…メインコントローラ部。 46 ... the main controller unit.

Claims (2)

  1. 体腔内の観察を行うスコープ又は体腔内で患部の処置を行う処置具等を制御する複数のマニピュレータユニットと前記複数のマニピュレータユニットが移動可能に固定されるベース部とから構成されたマニピュレータシステムにおいて、 A plurality of manipulator unit and a manipulator system which is composed of said base portion in which a plurality of manipulators unit is movably secured to control the treatment instrument or the like the treatment of the diseased portion with the scope or the body cavity to observe inside a body cavity,
    スコープ又は処置具等を支持すると共に前記ベース部上を移動するマニピュレータと、 A manipulator that moves on the base portion to support the scope or treatment tool or the like,
    前記ベース部の所定の位置に対する前記マニピュレータの基準位置の情報及び他のマニピュレータユニットに設けられたマニピュレータの基準位置の情報を入力する入力手段と、 Input means for inputting the information of the reference position of the manipulator provided in the reference position information and other manipulators unit of the manipulator with respect to a predetermined position of the base portion,
    前記入力手段によりあらかじめ入力された情報に基づいて、前記他のマニピュレータユニットと干渉しない範囲で前記マニピュレータの動きを制御する制御手段と Control means based on pre-input information, and controls the movement of the manipulator in a range that does not interfere with the other manipulator unit by the input unit,
    を有することを特徴とするマニピュレータシステム。 Manipulator system characterized in that it comprises a.
  2. 前記入力手段及び前記制御手段は前記複数のマニピュレータユニットごとに設けられていることを特徴とする請求項1記載のマニピュレータシステム。 Manipulator system according to claim 1, wherein said input means and the control means is characterized in that provided for each of the plurality of manipulator units.
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