JP5893330B2 - 操作入力装置および操作入力装置の初期化方法 - Google Patents
操作入力装置および操作入力装置の初期化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5893330B2 JP5893330B2 JP2011228677A JP2011228677A JP5893330B2 JP 5893330 B2 JP5893330 B2 JP 5893330B2 JP 2011228677 A JP2011228677 A JP 2011228677A JP 2011228677 A JP2011228677 A JP 2011228677A JP 5893330 B2 JP5893330 B2 JP 5893330B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- joint
- arm
- engagement
- input device
- operation input
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 37
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 113
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 89
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 47
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 28
- 238000011423 initialization method Methods 0.000 claims description 27
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 14
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 20
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 20
- 230000008859 change Effects 0.000 description 17
- 230000036544 posture Effects 0.000 description 17
- 210000003811 finger Anatomy 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 210000003813 thumb Anatomy 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 210000004932 little finger Anatomy 0.000 description 2
- NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N (2s)-2-[[4-[2-(2,4-diaminoquinazolin-6-yl)ethyl]benzoyl]amino]-4-methylidenepentanedioic acid Chemical compound C1=CC2=NC(N)=NC(N)=C2C=C1CCC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CC(=C)C(O)=O)C(O)=O)C=C1 NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N 0.000 description 1
- 125000002066 L-histidyl group Chemical group [H]N1C([H])=NC(C([H])([H])[C@](C(=O)[*])([H])N([H])[H])=C1[H] 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 210000005224 forefinger Anatomy 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J3/00—Manipulators of master-slave type, i.e. both controlling unit and controlled unit perform corresponding spatial movements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J13/00—Controls for manipulators
- B25J13/02—Hand grip control means
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/30—Surgical robots
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/30—Surgical robots
- A61B34/37—Master-slave robots
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
- A61B34/74—Manipulators with manual electric input means
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
- G05G9/00—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously
- G05G9/02—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only
- G05G9/04—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously
- G05G9/047—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks
- G05G9/04737—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks with six degrees of freedom
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
- G06F3/0346—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of the device orientation or free movement in a 3D space, e.g. 3D mice, 6-DOF [six degrees of freedom] pointers using gyroscopes, accelerometers or tilt-sensors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Surgery (AREA)
- Robotics (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
このような操作入力装置は、多関節アームの各関節で検出される関節の回転角度や関節間のアームの長さ等を検出して作動部に対応して多関節アーム上に設けられた操作部の位置、姿勢を検出し、多関節ロボットの制御装置に送出する。多関節ロボットの制御装置では、操作入力装置から送出された位置、姿勢に合わせて作動部を駆動する制御を行う。
操作入力装置の多関節アームの関節には、関節の回転角度や隣接する関節間のアームの直動量を検知するセンサが内蔵されているが、低コスト化を図るため、絶対値が検出できないエンコーダを用いることが多い。
このような操作入力装置では、初期状態においてエンコーダの出力値と関節の角度や長さとの関係が不定であるため、正確な操作入力を行うには、エンコーダの出力値と、物理的な関節角度や関節長の値との同定作業を行う初期化が必要である。
例えば、特許文献1には、基部に固定されたドッキングステーションと、ドッキングステーションに設けられた筒部内保持可能な先端部を有する棒状のユーザインタフェースと、を備える反力提示型力覚インタフェースが記載されている。
この反力提示型力覚インタフェースでは、位置が固定されたドッキングステーションの筒部にユーザインタフェースの先端部を保持させることで、先端部の静止点およびホームポジションをゼロ位置またはユーザ指定のホームポジションにリセット(初期化)することができる。
特許文献1に記載の技術では、操作入力を行うユーザインタフェースの動作範囲内に、位置が固定されたドッキングステーションの筒部を用意しなければならないため,ユーザインタフェースの動作範囲が制限されるという問題がある。すなわち、ドッキングステーションは初期化動作を行うときに使用するのみであるのに、ユーザインタフェースの動作範囲に入り込んでいるため、操作入力を行う際に入力インタフェースの動作の妨げとなってしまう。
本発明の第1の実施形態の操作入力装置について説明する。
図1(a)は、本発明の第1の実施形態の操作入力装置の一例を示す模式的な斜視図である。図1(b)は、本発明の第1の実施形態の操作入力装置の主要部の斜視図である。図2(a)、(b)は、本発明の第1の実施形態の操作入力装置の多関節アームの構成を示す模式的な斜視図である。図3(a)は、図2(a)におけるA視図である。図3(b)は、図3(a)におけるC視図である。図4(a)は、図2(b)におけるB視図である。図4(b)は、図4(a)におけるD視図である。図5(a)は、本発明の第1の実施形態の操作入力装置の係合部同士を係合した様子を示す模式的な平面図である。図5(b)は、図5(a)におけるE視図である。図6は、本発明の第1の実施形態の操作入力装置の制御手段の機能構成を示す機能ブロック図である。
また、本体フレーム2の中心部には、スレーブマニピュレータ120(図6参照)の動く様子を操作者Pが見ることができるように、不図示のカメラでスレーブマニピュレータ120を撮像した映像を表示する表示部4が設けられている。
図1(a)に示す表示部4の表示画面4aには、多関節アーム3Rによって操作するスレーブマニピュレータ120Rの画像と、多関節アーム3Lによって操作するスレーブマニピュレータ120Lの画像とが表示されている。
表示部4の構成としては、例えば、液晶パネルやCRTモニタなどの構成を採用することができる。
本実施形態では、一例として、スレーブマニピュレータ120R、120Lがそれぞれ先端に把持鉗子を備え、把持鉗子の移動自由度を6自由度とする多関節アームを備える場合の例で説明する。
このため、本実施形態では、多関節アーム3R、3Lは、先端部において持ち手が異なる点を除いて略同様の構成を有している。
また、図2(a)では図示を省略するが、第1関節5には、回動関節5aの回動量を表す回転角度を検出する検出部E5a(図6参照)と、直動関節5bの直動量を表す変位を検出する検出部E5b(図6参照)とが設けられている。
検出部E5a、E5bは、マスター制御部100に電気的に接続され、それぞれ回転角度、変位の検出信号をマスター制御部100に送出できるようになっている。
本実施形態では、検出部E5a、E5bは、いずれもインクリメント型のエンコーダを採用している。このため、通電開始時、または適宜のタイミングでマスター制御部100からリセット信号が送出された時に、回転角度、変位は、それぞれ0にリセットできるようになっている。したがって、検出部E5a(E5b)の検出信号は、検出部E5a(E5b)のリセット時の関節の動作位置を基準とした回転角度(変位)を表している。
本実施形態では、リセット時に多関節アーム3R、3Lの各関節の各関節に設定された関節座標系での値を知ることができないため、リセット時の関節の動作位置は、多関節アーム3R、3Lの運動学の計算を行うために各関節に設定された関節座標系で測った値とは一般には一致しない。
以下では、リセット時の関節の動作位置を関節座標系で測った値を関節の動作の初期値と称する。
これにより、直動関節5bが直動されると、アーム6が直動軸線O5bに沿って進退し、アーム6の進退とともに第2関節7が平行移動することになる。
また、図2(a)では図示を省略するが、第2関節7には、第2関節7の直動量を表す変位を検出する検出部E7(図6参照)が設けられている。
検出部E7は、マスター制御部100に電気的に接続され、変位の検出信号をマスター制御部100に送出できるようになっている。
本実施形態では、検出部E7は、検出部E5bと同様のインクリメント型のエンコーダを採用している。
これにより、第2関節7が直動されると、アーム8が直動軸線O7に沿って進退し、アーム8の進退とともに第3関節9が平行移動することになる。
また、図2(a)では図示を省略するが、第3関節9には、第3関節9の回動量を表す回転角度を検出する検出部E9(図6参照)が設けられている。
検出部E9は、マスター制御部100に電気的に接続され、回転角度の検出信号をマスター制御部100に送出できるようになっている。
本実施形態では、検出部E9は、検出部E5aと同様のインクリメント型のエンコーダを採用している。
本実施形態では、真直アーム部10bは、真直アーム部10aから多関節アーム3Lが設けられた側に延ばされ、先端に第4関節11が接続されている。
これにより、第3関節9が回動されると、L型アーム10が回動軸線O9回りに回動し、L型アーム10の回転移動とともに第4関節11が回転移動することになる。
また、図2(a)では図示を省略するが、第4関節11には、第4関節11の回動量を表す回転角度を検出する検出部E11(図6参照)が設けられている。
検出部E11は、マスター制御部100に電気的に接続され、回転角度の検出信号をマスター制御部100に送出できるようになっている。
本実施形態では、検出部E11は、検出部E5aと同様のインクリメント型のエンコーダを採用している。
また、真直アーム部12aは、長さがL型アーム10の真直アーム部10bよりも短い。また、真直アーム部12aのL型アーム10の真直アーム部10bに対する接続位置は、真直アーム部10aが延ばされたのと同方向側である。
また、真直アーム部12bの延在方向は、L型アーム10の真直アーム部10aと同方向であり、延在方向の先端に第5関節13が接続されている。
これにより、L型アーム12は、L型アーム10と干渉することなく回動軸線O11を中心として自由に回転移動することができ、L型アーム12の回転移動とともに第5関節13が回転移動することになる。
また、図2(a)では図示を省略するが、第5関節13には、第5関節13の回動量を表す回転角度を検出する検出部E13(図6参照)が設けられている。
検出部E13は、マスター制御部100に電気的に接続され、変位の検出信号をマスター制御部100に送出できるようになっている。
本実施形態では、検出部E13は、検出部E5aと同様のインクリメント型のエンコーダを採用している。
なお、右手用操作アーム14Rは、第1関節5を多関節アーム3Rの基端部とするとき、多関節アーム3Rの先端部を構成するものである。
以下では、側面14dに隣接する厚さ方向の側面のうち、グリップ部14cを握ったときに右手HRの親指が位置する側の側面を側面14f、その裏面側の側面を側面14gと称する。
また、右手用操作アーム14Rの回動軸線O13に沿う方向の長さは、真直アーム部12a、10bの長さの和よりも短い。また右手用操作アーム14Rのグリップ部14cの回動軸線O13に直交する方向の長さは、真直アーム部14aの長さの2倍よりも短い。
このような構成により、右手用操作アーム14Rは、L型アーム12と干渉することなく回動軸線O13を中心として自由に回転移動することができる。また、L型アーム12とともに回動軸線O11の回りに回転移動する際は、L型アーム12と同様に、右手用操作アーム14RもL型アーム10と干渉することなく自由に回転移動することができる。
係合部19Rの形状は、相対位置が固定できれば特に限定されないが、本実施形態では、図3(a)、(b)に示すように、凹部15Rと凸部16Rとを備える。
凹部15Rは、グリップ部14cの側面14f、14gの間で厚さ方向に貫通する断面矩形状の溝からなり、先端面14eに対する凹部を構成している。
凸部16Rは、同じく側面14f、14gの間で厚さ方向に貫通し、凹部15Rの側面14d側に隣接して設けられた断面矩形状の突起部であり、先端面14eに対する凸部を構成している。
凸部16Rの先端面14eの法線方向から見た形状は、図3(b)に示すように、全体として略矩形状である。ただし、矩形となるべき一隅がわずかに矩形状に切り欠かれ、先端面14eと同高さとされた切欠き部16aが、側面14gと隣接し凹部15Rと反対側となる一隅に形成されている。
このため、凸部16Rの切欠き部16aによって、側面14gの近傍において側面14gから側面14fに向かう途中に段部16bが形成されている。
係合センサ18Rの構成は、係合センサ18Lとの組合せにおいて係合状態を検知できれば、接触型、非接触型の適宜の検知センサを採用することができる。接触型の検知センサとしては、圧力センサ、電気的な導通を検知するセンサ、接点式スイッチ等を採用することができる。また非接触型の検知センサとしては、光センサ、静電容量検知センサ、磁気検知センサ、ジャイロセンサ等を採用することができる。
また、係合センサ18R、18Lのいずれか一方を能動センサ、他方を受動センサまたは被検知媒体としてもよい。例えば、係合センサ18R、18Lの一方が光センサの場合には、他方は被検知媒体として、光センサにより位置検出可能な検知マークを採用することができる。
また、係合部にセンサを設けず,操作者が係合していることを目視にて確認し,図示していないマスター制御部インタフェースを介して係合検出部102に係合信号を入力してもよい。
本実施形態では、係合センサ18Rは、接点式スイッチを採用している。
また、係合センサ18Rは、マスター制御部100に電気的に接続され、所定の係合状態が検知された場合、検出信号をマスター制御部100に送出できるようになっている(図6参照)。
把持操作部15は、マスター制御部100に電気的に接続され、角度検出部による開き角の検出信号をマスター制御部100に送出できるようになっている(図6参照)。
以下では、多関節アーム3Rと異なる点を中心に説明する。
本体フレーム2に対する多関節アーム3Lの第1関節5の回動関節5aの固定位置は、多関節アーム3Lの基端部の固定位置を規定している。
検出部E5a、E5bは、多関節アーム3Rの場合と同様に、マスター制御部100に電気的に接続され、それぞれ回転角度、変位の検出信号をマスター制御部100に送出できるようになっている(図6参照)。
ただし、多関節アーム3LのL型アーム10の真直アーム部10bは、真直アーム部10aから多関節アーム3Rが設けられた側に延ばされ、先端に第4関節11が接続されている点が異なる。
左手用操作アーム14Lが、右手用操作アーム14Rと異なるのは、グリップ部14cの係合部19Rに代えて、係合部19Lが設けられた点である。
また、グリップ部14cの形状は、真直アーム部14bが延ばされた側面14dの裏側の側面から左手HLで握りやすい適宜の立体形状を備えることができる点が、右手用操作アーム14Rのグリップ部14cとは異なる。本実施形態では、真直アーム部14a、14bの幅と略同程度の厚さを有する略板状に形成されており、側面14f、14gが入れ替わることで、右手用操作アーム14Rとは面対称の形状になっている。
係合部19Lの形状は、係合部19Rと係合する凹凸部からなり、本実施形態では、図4(a)、(b)に示すように、凸部15Lと凹部16Lとを備える。
凸部15Lは、右手用操作アーム14Rの先端面14eに左手用操作アーム14Lの先端面14eを密着させた状態で、凹部15Rと係合する凸部であり、グリップ部14cの側面14f、14gの間で厚さ方向に貫通する断面矩形状の突起部からなる。
凹部16Lは、右手用操作アーム14Rの先端面14eに左手用操作アーム14Lの先端面14eを密着させた状態で、凸部16Rと係合する凹部であり、側面14f、14gの間で厚さ方向に貫通し、凸部15Lの側面14d側に隣接して設けられた断面矩形状の溝部である。
凹部16Lの先端面14eの法線方向から見た形状は、図4(b)に示すように、凸部16Rの内側に嵌合する形状である。すなわち、全体として略矩形状であり、矩形となるべき一隅に、先端面14eと同高さで、わずかに溝内に突出された矩形状の突起部からなる突起部17が、側面14gと隣接し凸部15Lと反対側となる一隅に形成されている。
このため、凹部16Lの突起部17によって、側面14gの近傍において側面14fから側面14gに向かう途中に段部17aが形成されている。
係合センサ18Lは、係合センサ18Rとの組合せにおいて、係合状態を検知できれば、係合センサ18Rと同様の接触型、非接触型の適宜の検知センサを採用することができる。例えば、係合センサ18Rが能動センサの場合に係合センサ18Lは受動センサまたは被検知媒体としてもよいことは、上述したとおりである。
本実施形態では、係合センサ18Lは、被検知媒体を採用している。
また、係合センサ18Lは、マスター制御部100に電気的に接続され、所定の係合状態が検知された場合、検出信号をマスター制御部100に送出できるようになっている(図6参照)。
このとき、凹部15Rと凸部15Lとの係合、および凸部16Rと凹部16Lとの係合により、各グリップ部14cの厚さ方向に直交し各先端面14eに沿う方向の相対位置が固定される。
また、凸部16Rにおける段部16bと突起部17における段部17aとの係合により、各グリップ部14cの厚さ方向の相対位置が固定される。
すなわち、係合部19R、19Lによれば、右手用操作アーム14R、左手用操作アーム14Lを互いの先端面14eが先端面14eの面内方向の位置が固定された状態で密着される。右手用操作アーム14R、左手用操作アーム14L同士の間の相対移動の自由度は6自由度すべてが固定される。
このとき、本実施形態では、係合センサ18R、18Lは、互いに対向する位置で互いに当接して配置されるため、係合センサ18R、18Lによって正常な係合状態にあることが検知される。
このため、例えば左手HLの中指、薬指、小指でグリップ部14cを握ったときに親指および人差し指が、それぞれ操作レバー15a、15bを押圧できることは、右手用操作アーム14Rの場合と同様である。
また、左手用操作アーム14Lの把持操作部15は、多関節アーム3Rの場合と同様に、マスター制御部100に電気的に接続され、角度検出部による開き角の検出信号をマスター制御部100に送出できるようになっている(図6参照)。
マスター制御部100の機能構成は、データ取得部101、係合検知部102、初期値算出部103、記憶部104、および入力データ生成部105を備える。
マスター制御部100は、スレーブマニピュレータ120に対する操作入力に先立って多関節アーム3R、3Lの関節動作量の初期値を算出する初期化モードと、初期化モード終了後に多関節アーム3R、3Lの関節動作量に基づいてスレーブマニピュレータ120を操作するための入力データを生成する操作モードとを備えており、これらのモードに応じてデータ取得部101の関節動作量の送出先が異なる。
初期化モードでは、データ取得部101は、各関節動作量を時系列に複数組取得すると、これらの複数組の関節動作量を初期値算出部103に送出する。
操作モードは、後述するように初期化が終了した際、初期値算出部103からの制御信号の送出を受けて設定される。
操作モードでは、データ取得部101は、各関節動作量を時系列に取得すると、これらを順次入力データ生成部105に送出する。
また、係合検知部102は、係合未完了の場合には、表示部4に係合未完了のメッセージを表示させる。
このため、係合検知部102は、本実施形態では、係合センサ18R、18L、データ取得部101、表示部4に電気的に接続されている。
このため、初期値算出部103は、データ取得部101に電気的に接続されている。また、初期値算出部103は、記憶部104および表示部4と電気的に接続され、算出された初期値を記憶部104に送出して記憶させたり、算出処理の過程でエラーが発生した場合に、エラーメッセージを表示部4に表示させたりすることができるようになっている。
入力データ生成部105は、データ取得部101、記憶部104、およびスレーブマニピュレータ120R、120Lの動作制御を行うスレーブ制御部110に電気的に接続されている。
入力データ生成部105は、各把持操作部15から送出された操作量を、予め設定された操作感度に応じて操作量を変倍し、把持鉗子の開閉量の制御目標値に変換できるようになっている。
また、入力データ生成部105は、データ取得部101から送出された各関節動作量を、記憶部104に記憶された初期値に基づいて関節座標系上の関節動作量に変換し、変換後の関節動作量から、スレーブマニピュレータ120L、120Rの把持鉗子の位置および姿勢の制御目標値を算出できるようになっている。
図7は、本発明の第1の実施形態の操作入力装置の初期化方法を示すフローチャートである。図8(a)、(b)は、本発明の第1の実施形態の操作入力装置の初期化方法の係合工程の動作説明図である。図9(a)、(b)は、本発明の第1の実施形態の操作入力装置の初期化方法のデータ取得工程の動作説明図である。
本実施形態の操作入力装置の初期化方法は、保持工程、係合工程、データ取得工程、および初期値算出工程をこの順に行う方法である。
図7に示すフローチャートは、本実施形態のマスターマニピュレータ1を用いて操作者Pが行う操作入力装置の初期化方法のフローを示している。
なお、本実施形態の初期化方法は、マスターマニピュレータ1が行う動作の他に、人がマスターマニピュレータ1に対して行う動作がある。人による動作は、誰が行ってもよく、初期化後にマスターマニピュレータ1の操作入力を行う操作者Pと別人であってもよいが、以下では初期化動作を行う人も操作者Pと称する。
本実施形態では、多関節アーム3R、3Lの基端部である各回動関節5aが、本体フレーム2の所定位置に固定されているため、マスターマニピュレータ1の組立時に実施済みである。このため、操作者Pとしては保持工程を行う必要はない。このため、図7のフローチャートでは、保持工程に対応するステップの記載を省略している。
各回動関節5aの固定位置は、各多関節アーム3R、3Lに設定された関節座標系の座標値としてマスター制御部100の記憶部104に記憶されている。
ただし、マスターマニピュレータ1は、本体フレーム2上で多関節アーム3R、3Lの基端部の固定位置を操作者Pが変更できる構成としてもよく、この場合には、図7のステップS1に先立って保持工程を行う必要がある。すなわち、操作者Pは、多関節アーム3R、3Lの基端部の固定位置を変更し、記憶部104に記憶された固定位置を更新する。
保持工程が終了したら、係合工程を行う。本工程は、多関節アーム3R、3Lの先端部同士である右手用操作アーム14R、左手用操作アーム14Lを、これらの相対位置が固定されるように係合する工程である。
本実施形態では、ステップS1、S2が係合工程を構成している。
例えば、図8(a)に示すように、各側面14fを上側に向けて右手用操作アーム14R、左手用操作アーム14Lを水平に配置し、各先端面14eが向かい合う方向に向けて、係合部19R、19Lを係合する位置関係に互いに相対位置を調整する。
本実施形態の場合、図5(a)に示すように、凹部15Rと凸部15Lとが対向するとともに凸部16Rと凹部16Lとが対向するようにして、各先端面14e同士を突き合わせて密着させる。
そして、図8(b)に示すように、右手用操作アーム14R、左手用操作アーム14Lの厚さ方向の相対位置を調整して、図5(b)に示すように段部16bと段部17aとを密着させる。
これにより、右手用操作アーム14Rと左手用操作アーム14Lとは、互いの間の平行移動および回転移動が拘束される。
以上で、ステップS1が終了する。
本実施形態では、係合検知部102によって、係合センサ18R、18Lからの検出信号を取得して係合部19R、19Lの係合状態を判定する。
係合検知部102は、係合センサ18R、18Lの検出信号がいずれも予め設定された係合状態の許容範囲内の係合状態を表す場合、係合完了と判定し、判定結果をデータ取得部101に通知するとともに、表示部4に係合完了のメッセージを表示させる。
データ取得部101に係合完了が通知されると、データ取得部101が初期化モードに設定される。
係合完了に到らないと判定した場合には、係合未完了のメッセージを表示部4に表示させる。
操作者Pは、表示部4の表示を見て、係合未完了の場合には、係合部19R、19Lの係合を微調整したり、再度係合を試みたりするなどして、係合完了と判定されるまで、ステップS1を繰り返す。
以上で、ステップS2が終了する。
本実施形態では、ステップS3〜S7がデータ取得工程を構成している。
係合工程終了後、図9(a)に模式的に示すように、多関節アーム3R、3Lは、各回動関節5aが本体フレーム2に固定されているため、閉ループのリンクを構成している。
データ取得部101は、係合工程終了後、すぐに各検出部E5a、E5b、E7、E9、E11、E13にリセット信号を送出する。これにより、各検出部E5a、E5b、E7、E9、E11、E13の関節動作量はすべて0にリセットされる。
この状態で、操作者Pは、互いに係合された右手用操作アーム14R、左手用操作アーム14Lを手に持って適宜移動させる。これにより、図9(b)に実線で模式的に示すように、多関節アーム3R、3Lの各関節および各アームがそれぞれの可動範囲内で移動する。
以下では、リセット信号の送出時を、t=0として、時刻tにおける各検出部E5a、E5b、E7、E9、E11、E13による関節動作量をそれぞれ、eRj(t)、eLj(t)(ただし、j=1,…,6)と表す。
ただし、上記のようにリセットが行われているため、次式(1a)、(1b)が成り立つ。
eLj(0)=0 (j=1,…,6) ・・・(1b)
以上でステップS4が終了する。
ここで、添字の意味について説明する。これらの添字は、特に断らない限りは後述の他の変数でも共通の意味で用いる。
添字Rは多関節アーム3Rに関連付けられたことを示し、添字Lは多関節アーム3Lに関連付けられたことを示す。
添字jは、1、2、3、4、5、6が、それぞれ検出部E5a、E5b、E7、E9、E11、E13、または、回動関節5a、直動関節5b、第2関節7、第3関節9、第4関節11、第5関節13に関連付けられたことを示す。
仮の位置姿勢の時々刻々の変化を判別し、変化が規定値を超えていない場合には、ステップS6に移行する。十分に仮の位置姿勢の値が変化していれば、データ取得部101は、複数組の関節動作量を初期値算出部103に送出して、ステップS8に移行する。これによりデータ取得工程が終了する。
すなわち、データ取得部101は、各関節の関節動作量の変化幅を算出し、変化幅が、予め設定された許容範囲よりも小さい関節があった場合には、ステップS7に移行する。
変化幅が許容範囲よりも小さい関節がなかった場合には、ステップS3に移行し、ステップS3〜S5を繰り返す。
ステップS7が終了したら、ステップS3に移行し、ステップS3〜ステップS6を繰り返す。
本実施形態では、ステップS7を設けることにより、操作者Pが一部の関節の関節動作量の変化が少なすぎるような動かし方をした場合に、表示部4を通して、操作者Pに知らせることができる。これにより、操作者Pは右手用操作アーム14R、左手用操作アーム14Lの動かし方を改善することができるため、初期化の精度を向上することができる。
本工程は、データ取得工程において時系列に取得された関節動作量に基づいて、右手用操作アーム14R、左手用操作アーム14L同士の相対位置関係が係合によって固定された条件の下に未知の初期値を算出する工程である。
θLj(t)=θLj(0)+eLj(t) (j=1,…,6) ・・・(2a)
一般に、関節座標系での速度ベクトルvと角速度ベクトルωを並べた6次元ベクトル(ツイスト)をνとすると、νと速度θ’(記号’は、時間微分を表す)との関係は,基礎ヤコビ行列JB(θ)を用いて次式(3)のように表すことができる。
ここで、記号[6,1]は、6×1の行列であることを示す。以下では、[n,m]は、n×m行列(n、mは正の整数)であることを示す。
・・・(10)
本実施形態では次式(11)のように残差f(θi)[6,1]を考え、f(θi)[6,1]=0となるような収束計算を行って、θiを求める。
なお、本実施形態では、初期化が開始されてからステップS8が行われるたびに、ステップS8を行った回数を記憶するカウンタが更新される。
以上で、ステップS8が終了する。
初期値算出部103は、収束完了時に算出されたθiを記憶部104に送出するとともに、データ取得部101の初期化モードを解除し、データ取得部101を操作モードに設定する。これにより初期化が終了する。
入力データ生成部105は、上記式(2a)、(2b)により、データ取得部101から送出された関節動作量に記憶部104に記憶された関節の動作の初期値を加算して、θRj(t)、θLj(t)を生成する。
これにより、多関節アーム3R、3Lの各関節の位置および姿勢が確定するため、入力データ生成部105は、右手用操作アーム14R、左手用操作アーム14Lの位置および姿勢と、各把持操作部15に対してなされた操作による操作量とに基づいて、スレーブマニピュレータ120L、120Rの把持鉗子の位置および姿勢の制御目標値と、把持鉗子の開閉動作を制御する制御目標値とを含む入力データを生成し、スレーブ制御部110に送出する。
スレーブ制御部110は、送出された入力データに基づいて、スレーブマニピュレータ120R、120Lを駆動する。このようにして、マスターマニピュレータ1による操作入力がスレーブマニピュレータ120R、120Lに伝達される。
ステップS8を行った回数が収束計算規定回数以内の場合には、データ取得工程および初期値算出工程を再実行するため、ステップS3に移行する。
ステップS8を行った回数が収束計算規定回数を越えた場合には、ステップS11に移行する。
ステップS11に到達するのは、関節動作量の変化が少ない場合に警告を行った上でデータ取得工程を行っても収束計算規定回数内で収束完了させることができなかった場合であり、特定の関節または検出部の故障により、関節が動作しない、または関節の動作を反映した関節動作量が取得できなかった可能性が高い。
関節動作量の変化がない関節がある場合には、この関節または検出部が故障している可能性が高いため、ステップS12に移行する。
関節動作量の変化がない関節がない場合には、関節動作量は変化しているが関節動作量が不正確である可能性が高く、しかもその関節を特定できないため、ステップS13に移行する。
なお、警告の仕方は、上記のような警告メッセージには限定されず、画像や光の点滅による警告でもよいし、音声や警告音により警告するようにしてもよい。
この結果、マスターマニピュレータ1の動作範囲が、位置決め部材等によって制約されることがないため、より広範囲の空間における操作入力を行うことができる。また、操作入力の範囲が制約されることに伴うスレーブマニピュレータ120の動作範囲の制約もなくなるため、スレーブマニピュレータ120の動作範囲も拡大される。
また、位置決め部材を設置しなくてよいため簡素な構成を実現することができる。
次に、本実施形態の変形例(第1変形例)の操作入力装置について説明する。
図10は、本発明の第1の実施形態の変形例(第1変形例)の操作入力装置の主要部の構成を示す模式的な斜視図である。図11は、本発明の第1の実施形態の変形例(第1変形例)の操作入力装置に用いる中間部材の平面図である。
上記第1の実施形態のマスターマニピュレータ1は、係合部19R、19Lが、右手用操作アーム14R、左手用操作アーム14L同士を直接係合して、互いの相対位置を固定する場合の例になっていたが、本変形例のマスターマニピュレータ1Aは、係合部が、係合相手の多関節アームの係合部との間の距離を一定に保つ中間部材20を介して前記係合相手の多関節アームの係合部と係合されるようにした点が異なる。
このため、中間部材20を除く他の構成は、マスターマニピュレータ1と同様の構成を採用することができる。以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
係合部21Rは、上記第1の実施形態における係合部19Rで、係合センサ18Rを係合センサ18Lに対する被検知媒体22Rに代えたものである。
係合部21Lは、上記第1の実施形態における係合部19Lで、係合センサ18Lを係合センサ18Rに対する被検知媒体22Lに代えたものである。
ただし、右手用操作アーム14R、左手用操作アーム14Lにおける側面14f、14gは、それぞれ中間部材20の板厚方向の側面20f、20g(図10参照)に対応させるものとする。
また、係合部21Lと係合部19Rとは、係合部19L、19R同士と同様にして係合可能であり、係合状態を係合センサ18Rで検知することができる。
本実施形態のマスターマニピュレータ1Aの初期化方法は、図7のフローチャートに沿って、上記第1の実施形態の初期化方法と略同様にして行うことができる。
ただし、係合工程(ステップS1、S2)では、中間部材20を介して、右手用操作アーム14R、左手用操作アーム14Lを係合する点が異なる。
このため、左手用操作アーム14Lおよび右手用操作アーム14Rは、中間部材20を介して、先端面14eの法線方向に距離Lだけ離間した位置に係合される。
本変形例では、中間部材20を介して係合するため、右手用操作アーム14R、左手用操作アーム14Lが直接係合しにくい形状であったり、直接係合できても操作者Pが手に持って移動させにくい形状であったりする場合にも、中間部材20の形状を適宜設定することで、容易に係合したり、係合後に容易に移動させることが可能となる。
また、本変形例では、中間部材20に被検知媒体22R、22Lを設けることにより中間部材20からマスター制御部100に対して、係合完了の出力を行う必要がないため、中間部材20の構成が簡素になる。
本発明の第2の実施形態の操作入力装置について説明する。
図12(a)、(b)は、本発明の第2の実施形態の操作入力装置の主要部の構成を示す模式的な斜視図、および動作説明図である。図13(a)、(b)は、本発明の第2の実施形態の操作入力装置の係合部の構成を示す模式的な斜視図である。
本実施形態の多関節アーム3R(3L)の構成は、それぞれ初期化が必要ない右手用操作アーム14R(左手用操作アーム14L)および第5関節13と、回動関節5a、直動関節5b、アーム6、第2関節7、アーム8、第3関節9、L型アーム10、第4関節11、およびL型アーム12で構成される初期化が必要な多関節アーム部30R(30L)(多関節アーム)とに分けられる。
以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
また、接続部33Lは、左手用操作アーム14LのL型アーム12の真直アーム部12bにおいて、真直アーム部14bと対向する側面と反対側の側面に設けられた部材であり、図13(b)に示すように、回動軸線O13に直交する当接面33aを備えている。
また、接続部33Lの当接面33a上には、この当接面33aを接続部33Rの当接面33aに当接させたときに、接続部33Lと接続部33Rとの相対位置関係を固定する係合部36Lが設けられている。
本実施形態では、係合部36R、36Lの位置は、一例として回動軸線O13上に設けられている。
このように、係合部36R(36L)は、多関節アーム部30R(30L)の先端部に当たる真直アーム部12bの接続部33R(33L)に設けられている。
また、突起部34と穴部35との境界には、真直アーム部12bの長手方向および回動軸線O13に沿う平面である係合面34aが突起部34の先端から穴部35の底面まで延びている。
係合部36Lは、接続部33Lの当接面33a上に、係合部36Rと同様の位置、形状の突起部34と穴部35とが設けられている。
係合部36R、36Lの近傍には、このような係合状態において、互いに対向し合う位置に、上記第1の実施形態と同様の係合センサ18R、18Lが設けられている。
このため、係合センサ18R、18Lによって、係合状態を検知することができる。
ただし、初期化を行うのは、多関節アーム部30R、30Lであり、係合工程(ステップS1、S2)では、多関節アーム部30R、30Lの先端部に設けられた係合部36R、36L同士を係合する点が異なる。
以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
この係合状態では、係合センサ18R、18Lが互いに対向して近接するため、係合したこと検知することができる。
このとき、本実施形態では、各第5関節13の位置は、特に位置合わせする必要はない。
本実施形態の係合部36R、36Lは、係合と係合解除とを回動軸線O13に沿う方向の移動のみで行うことができるため、係合および係合解除の作業が容易となる。また、係合状態を保持することが容易となる。
また、ステップS4において、各検出部E5a、E5b、E7、E9、E11の関節動作量を取得する点が異なる。
本実施形態は、多関節アームにおいて初期化が必要となるのが、多関節アームの一部である場合には、初期化が必要となる多関節アーム部分の先端部に係合部を設ければよいことを示す例になっている。
本発明の第3の実施形態の操作入力装置について説明する。
図14(a)、(b)は、本発明の第3の実施形態の操作入力装置の係合部の構成を示す模式的な部分断面図である。
係合部41Lは、係合部41Rの凹部と同径の球状体を、左手用操作アーム14Lの先端面14eに立設した支持部材42の先端に形成したものである。
このため、図14(b)に示すように、係合部41Lを係合部41Rに挿入して係合すると、係合部41Rの凹部と中心QRと、係合部41Rの球の中心QLとが一致した状態で、中心QR、QLを中心に回動可能に係合されるようになっている。
本実施形態では、係合形態が簡素であり、操作者Pが手に持った状態で容易に係合状態を維持することができる。また、操作者Pが係合状態の右手用操作アーム14R、左手用操作アーム14Lを移動した場合も、係合時の姿勢の許容度が大きいため、移動時に係合が外れる可能性が少ない。このため、本実施形態では、係合センサは省略している。
ただし、本実施形態では、係合部41R、41Lが、係合時に右手用操作アーム14R上の1点(中心QR)および左手用操作アーム14L上の1点(中心QL)に一致する1点を中心として、回動可能に相対位置を固定する点が異なる。
以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
また、本実施形態では、係合センサを設けないため、マスター制御部100に適宜入力装置を設けておき、ステップS2では、操作者Pが係合完了した係合検知部102に通知する。
本実施形態では、係合状態における右手用操作アーム14R、左手用操作アーム14Lの姿勢変化の自由度があるため、中心QR、QL回りの回動を適宜加えることによっても、関節動作量を変化させることができる。
しかしながら、本実施形態では、連立方程式を逐次最小二乗法によって、近似的に解くため、初期値の算出には特に影響しない。このため、具体的な連立方程式の形が異なるのみであり、本質的に同様の収束計算によって初期値を算出することができる。
本実施形態は、係合部が、多関節アームの先端部同士を、一点を中心として回動可能に係合する場合の例になっている。
この場合、3組以上の各先端部が1箇所で係合され、1つの閉ループを構成するようにして、初期化を行ってもよいし、3組以上の多関節アームと2組ずつを組み合わせて、複数回の初期化を行ってもよい。
本発明は、回動運動または直動運動をする複数の関節によって直列に連結され、基端部に対する先端部の位置、姿勢が変更可能とされた多関節アームであれば、どのような構成の多関節アームを採用してもよい。
また、互いに係合する多関節アームの構成も適宜変えることができる。
ここで、「直列に連結され」という意味は、初期化を行う多関節アームの部分が直列に連結されているという意味である。したがって、初期化の対象にならない分岐アームを備える構成も本発明の範囲である。
係合固定手段の例としては、ねじ、クランプなどの機械的な固定手段や、磁石等を用いた磁気的な固定手段などの例を挙げることができる。
ただし、第5関節13に初期化が必要な検出部E13を備える場合でも、本発明の初期化方法によらない初期化を行うようにすれば、多関節アーム部30R(30L)のみを本発明の初期化方法で初期化すればよい。
本発明以外の初期化方法の例としては、例えば、L型アーム12と右手用操作アーム14R(左手用操作アーム14L)との間に、互いの相対位置関係を関節座標系の基準に合わせて固定する係合手段が設けておき、係合状態で、検出部E13にリセット信号を送信する、といった初期化方法を挙げることができる。
この場合、多関節アーム3R、3L内に、係合センサ18R、18Lの信号線を配回す必要がなくなるため、多関節アーム3R、3Lの構成を簡素化することができる。
例えば、上記第1変形例の右手用操作アーム14R、中間部材20、および左手用操作アーム14Lとの各係合部に代えて、上記第3の実施形態の係合部41L、41Rを用いる構成としてもよい。この場合、右手用操作アーム14R、左手用操作アーム14L上の二点間の距離を一定にした状態で中間部材20に対して回動可能に係合する構成が得られる。
2 本体フレーム
3R、3L 多関節アーム
4 表示部
5 第1関節
5a 回動関節(関節)
5b 直動関節(関節)
6、8 アーム
7 第2関節(関節)
9 第3関節(関節)
10、12 L型アーム(アーム)
10a、10b、12a、12b、14a、14b 真直アーム部
11 第4関節(関節)
13 第5関節(関節)
14L 左手用操作アーム
14R 右手用操作アーム
14c グリップ部
14e 先端面
15 把持操作部
15L、16R 凸部
15R、16L 凹部
16b、17a 段部
18L、18R 係合センサ
19L、19R、21R、21L、36R、36L 係合部
30R、30L 多関節アーム部(多関節アーム)
100 マスター制御部
101 データ取得部
102 係合検知部
103 初期値算出部
E5a、E5b、E7、E9、E11、E13 検出部
O5a、O9、O11、O13 回動軸線
O5b、O7 直動軸線
Claims (10)
- 回動または直動の自由度を有する複数の関節によって直列に連結され、基端部に対する先端部の位置、姿勢が変更可能とされた多関節アームを2組以上有する操作入力装置であって、
前記多関節アームの基端部を、互いの相対位置関係を固定した状態に保持する保持部と、
前記関節に設けられ、該関節の動作を未知の初期値からの回転角度または変位で表した関節動作量を検出する検出部と、
前記多関節アームの前記先端部にそれぞれ設けられ、該先端部同士の相対位置が固定されるように係合する係合部と、
前記係合部を介して前記多関節アームの前記先端部同士を係合し互いに係合された前記先端部同士を移動させた際に、前記検出部が検出した前記関節動作量を時系列に複数組取得するデータ取得部と、
該データ取得部によって時系列に取得された前記関節動作量に基づいて、前記先端部同士の相対位置関係が前記係合部を介して固定された条件の下に前記未知の初期値を算出する初期値算出部と、
を備えることを特徴とする操作入力装置。 - 前記初期値算出部は、
前記多関節アームの前記先端部の位置および姿勢を記述する運動学の関係式と、前記データ取得部によって時系列に取得された前記関節動作量とに基づいて、前記関節動作量の初期値を未知数とする連立方程式を生成し、
該連立方程式を解いて前記関節動作量の初期値を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の操作入力装置。 - 前記初期値算出部は、
前記連立方程式において0にすべき残差式が収束判定値以下になるまで収束計算を行うことにより前記連立方程式を解く
ことを特徴とする請求項2に記載の操作入力装置。 - 前記初期値算出部は、
予め決めた時間内に収束計算が終わらない場合に警告を行う
ことを特徴とする請求項3に記載の操作入力装置。 - 前記警告の一つが前記検出部の故障を警告する
ことを特徴とする請求項4に記載の操作入力装置。 - 前記係合部は、
前記多関節アームの前記先端部同士を直接係合して、互いの相対位置を固定する
ことを特徴とする請求項1に記載の操作入力装置。 - 前記係合部は、
前記多関節アームの先端部同士を、一点を中心として回動可能に係合する
ことを特徴とする請求項1に記載の操作入力装置。 - 前記係合部は、
係合相手の多関節アームの係合部との間の距離を一定に保つ中間部材を介して前記係合相手の多関節アームの係合部と係合される
ことを特徴とする請求項1に記載の操作入力装置。 - 前記係合部は、
前記多関節アームの先端部同士の間の相対位置および相対姿勢を固定して係合する
ことを特徴とする請求項1に記載の操作入力装置。 - 回動または直動の自由度を有する複数の関節によって直列に連結され、基端部に対する先端部の位置、姿勢が変更可能とされた2組以上の多関節アームと、前記関節に設けられ、該関節の動作を未知の初期値からの回転角度または変位で表した関節動作量を検出する検出部とを有する操作入力装置の初期化方法であって、
前記多関節アームの基端部を、互いの相対位置関係を固定した状態に保持する保持工程と、
前記多関節アームの前記先端部同士を、該先端部同士の相対位置が固定されるように係合する係合工程と、
互いに係合された多関節アームの前記先端部同士を移動させつつ、前記互いに係合された多関節アームの各関節に設けられた前記検出部から、前記関節動作量を時系列に複数組取得するデータ取得工程と、
該データ取得工程において時系列に取得された前記関節動作量に基づいて、前記先端部同士の相対位置関係が係合によって固定された条件の下に前記未知の初期値を算出する初期値算出工程と、
を備えることを特徴とする操作入力装置の初期化方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011228677A JP5893330B2 (ja) | 2011-10-18 | 2011-10-18 | 操作入力装置および操作入力装置の初期化方法 |
PCT/JP2012/077381 WO2013058405A1 (en) | 2011-10-18 | 2012-10-17 | Operation input device and method of initializing operation input device |
EP12841444.8A EP2768637B1 (en) | 2011-10-18 | 2012-10-17 | Operation input device and method of initializing operation input device |
CN201280045371.0A CN103813889B (zh) | 2011-10-18 | 2012-10-17 | 操作输入装置和操作输入装置的初始化方法 |
US14/253,925 US9232980B2 (en) | 2011-10-18 | 2014-04-16 | Operation input device and method of initializing operation input device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011228677A JP5893330B2 (ja) | 2011-10-18 | 2011-10-18 | 操作入力装置および操作入力装置の初期化方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013086206A JP2013086206A (ja) | 2013-05-13 |
JP5893330B2 true JP5893330B2 (ja) | 2016-03-23 |
Family
ID=48141048
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011228677A Active JP5893330B2 (ja) | 2011-10-18 | 2011-10-18 | 操作入力装置および操作入力装置の初期化方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9232980B2 (ja) |
EP (1) | EP2768637B1 (ja) |
JP (1) | JP5893330B2 (ja) |
CN (1) | CN103813889B (ja) |
WO (1) | WO2013058405A1 (ja) |
Families Citing this family (31)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10092359B2 (en) | 2010-10-11 | 2018-10-09 | Ecole Polytechnique Federale De Lausanne | Mechanical manipulator for surgical instruments |
JP5715304B2 (ja) | 2011-07-27 | 2015-05-07 | エコール ポリテクニーク フェデラル デ ローザンヌ (イーピーエフエル) | 遠隔操作のための機械的遠隔操作装置 |
JP5893330B2 (ja) * | 2011-10-18 | 2016-03-23 | オリンパス株式会社 | 操作入力装置および操作入力装置の初期化方法 |
JP6296236B2 (ja) * | 2013-05-27 | 2018-03-20 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | マスタースレーブ装置用マスター装置及びその制御方法、及び、マスタースレーブ装置 |
JP6109001B2 (ja) * | 2013-07-26 | 2017-04-05 | オリンパス株式会社 | 医療用システムおよびその作動方法 |
CN104552228A (zh) * | 2013-10-21 | 2015-04-29 | 苏茂 | 拇指远指节关节运动检测装置 |
CN104552227A (zh) * | 2013-10-21 | 2015-04-29 | 苏茂 | 直线轴承式掌指关节运动检测装置 |
JP6358463B2 (ja) * | 2013-11-13 | 2018-07-18 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | マスタースレーブ装置用マスター装置及びその制御方法、及び、マスタースレーブ装置 |
JP6353665B2 (ja) | 2014-02-21 | 2018-07-04 | オリンパス株式会社 | マニピュレータの初期化方法、マニピュレータ、およびマニピュレータシステム |
JP1516783S (ja) * | 2014-03-07 | 2015-02-09 | ||
JP6459013B2 (ja) * | 2014-08-08 | 2019-01-30 | ビービーゼット エス.アール.エル. | 遠隔操作入力デバイス |
EP3232977B1 (en) * | 2014-12-19 | 2020-01-29 | DistalMotion SA | Docking system for mechanical telemanipulator |
WO2016097861A1 (en) | 2014-12-19 | 2016-06-23 | Distalmotion Sa | Sterile interface for articulated surgical instruments |
DK3653145T3 (da) | 2014-12-19 | 2024-04-15 | Distalmotion Sa | Genanvendeligt kirurgisk instrument til minimalinvasive procedurer |
EP4289385A3 (en) | 2014-12-19 | 2024-03-27 | DistalMotion SA | Surgical instrument with articulated end-effector |
US9851805B2 (en) * | 2014-12-24 | 2017-12-26 | Immersion Corporation | Systems and methods for haptically-enabled holders |
GB201509341D0 (en) | 2015-05-29 | 2015-07-15 | Cambridge Medical Robotics Ltd | Characterising robot environments |
EP3340897A1 (en) | 2015-08-28 | 2018-07-04 | DistalMotion SA | Surgical instrument with increased actuation force |
US10219868B2 (en) | 2016-01-06 | 2019-03-05 | Ethicon Llc | Methods, systems, and devices for controlling movement of a robotic surgical system |
US10130429B1 (en) | 2016-01-06 | 2018-11-20 | Ethicon Llc | Methods, systems, and devices for controlling movement of a robotic surgical system |
US10154886B2 (en) * | 2016-01-06 | 2018-12-18 | Ethicon Llc | Methods, systems, and devices for controlling movement of a robotic surgical system |
US10095311B2 (en) | 2016-06-15 | 2018-10-09 | Immersion Corporation | Systems and methods for providing haptic feedback via a case |
US11058503B2 (en) | 2017-05-11 | 2021-07-13 | Distalmotion Sa | Translational instrument interface for surgical robot and surgical robot systems comprising the same |
CN107361847B (zh) * | 2017-08-17 | 2019-12-06 | 成都博恩思医学机器人有限公司 | 一种初始化手术机器人中手术器械的方法及对应装置 |
US11365525B2 (en) | 2017-08-24 | 2022-06-21 | Ihi Corporation | Remote control device |
AU2019218707A1 (en) | 2018-02-07 | 2020-08-13 | Distalmotion Sa | Surgical robot systems comprising robotic telemanipulators and integrated laparoscopy |
CN108171749A (zh) * | 2018-02-12 | 2018-06-15 | 中南大学湘雅二医院 | 一种基于陀螺仪的机械手臂热源追踪辅助系统及其方法 |
CN109330697B (zh) * | 2018-07-31 | 2023-09-22 | 深圳市精锋医疗科技股份有限公司 | 微创手术从操作设备组件及手术机器人 |
US20210153959A1 (en) * | 2019-11-26 | 2021-05-27 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Physical medical element affixation systems, methods, and materials |
CN114271947A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-04-05 | 南京佗道医疗科技有限公司 | 一种夹持位置解耦的主操作手 |
US11844585B1 (en) | 2023-02-10 | 2023-12-19 | Distalmotion Sa | Surgical robotics systems and devices having a sterile restart, and methods thereof |
Family Cites Families (33)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5343391A (en) * | 1990-04-10 | 1994-08-30 | Mushabac David R | Device for obtaining three dimensional contour data and for operating on a patient and related method |
JP3306781B2 (ja) | 1992-12-31 | 2002-07-24 | 株式会社ダイヘン | 産業用ロボットの手動操作による教示制御装置および教示方法 |
US5731804A (en) * | 1995-01-18 | 1998-03-24 | Immersion Human Interface Corp. | Method and apparatus for providing high bandwidth, low noise mechanical I/O for computer systems |
US6463361B1 (en) * | 1994-09-22 | 2002-10-08 | Computer Motion, Inc. | Speech interface for an automated endoscopic system |
JPH08276390A (ja) | 1995-04-05 | 1996-10-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ロボットの関節角キャリブレーション装置 |
JPH08323665A (ja) | 1995-05-31 | 1996-12-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ロボットの教示制御装置 |
JPH0911168A (ja) * | 1995-06-30 | 1997-01-14 | Toshiba Corp | マニピュレータ装置 |
EP2362286B1 (en) * | 1997-09-19 | 2015-09-02 | Massachusetts Institute Of Technology | Robotic apparatus |
US7169141B2 (en) * | 1998-02-24 | 2007-01-30 | Hansen Medical, Inc. | Surgical instrument |
US20080177285A1 (en) * | 1998-02-24 | 2008-07-24 | Hansen Medical, Inc. | Surgical instrument |
US20020128662A1 (en) * | 1998-02-24 | 2002-09-12 | Brock David L. | Surgical instrument |
US6659939B2 (en) * | 1998-11-20 | 2003-12-09 | Intuitive Surgical, Inc. | Cooperative minimally invasive telesurgical system |
US6468265B1 (en) * | 1998-11-20 | 2002-10-22 | Intuitive Surgical, Inc. | Performing cardiac surgery without cardioplegia |
US6309397B1 (en) * | 1999-12-02 | 2001-10-30 | Sri International | Accessories for minimally invasive robotic surgery and methods |
US7594912B2 (en) * | 2004-09-30 | 2009-09-29 | Intuitive Surgical, Inc. | Offset remote center manipulator for robotic surgery |
US6661571B1 (en) * | 1999-09-21 | 2003-12-09 | Olympus Optical Co., Ltd. | Surgical microscopic system |
FR2809047B1 (fr) * | 2000-05-18 | 2002-07-12 | Commissariat Energie Atomique | Bras de commande parallele a deux branches |
JP2003181782A (ja) | 2001-12-19 | 2003-07-02 | Nachi Fujikoshi Corp | 産業用ロボット |
US9002518B2 (en) * | 2003-06-30 | 2015-04-07 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Maximum torque driving of robotic surgical tools in robotic surgical systems |
US7411576B2 (en) * | 2003-10-30 | 2008-08-12 | Sensable Technologies, Inc. | Force reflecting haptic interface |
US9421019B2 (en) * | 2005-04-07 | 2016-08-23 | Omnilife Science, Inc. | Robotic guide assembly for use in computer-aided surgery |
CN101193603B (zh) * | 2005-06-06 | 2010-11-03 | 直观外科手术公司 | 腹腔镜的超声机器人外科手术系统 |
US9782229B2 (en) * | 2007-02-16 | 2017-10-10 | Globus Medical, Inc. | Surgical robot platform |
CN104688327B (zh) * | 2006-06-13 | 2017-06-09 | 直观外科手术操作公司 | 微创手术系统 |
JP4911701B2 (ja) * | 2007-01-19 | 2012-04-04 | 株式会社日立製作所 | マスタ・スレーブ式マニピュレータシステム |
JP5444209B2 (ja) * | 2007-04-16 | 2014-03-19 | ニューロアーム サージカル リミテッド | フレームマッピングおよびフォースフィードバックの方法、装置およびシステム |
CN102317042B (zh) * | 2009-02-11 | 2015-02-18 | Abb研究有限公司 | 双臂机器人 |
WO2011058893A1 (ja) * | 2009-11-10 | 2011-05-19 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | 多関節マニピュレータ装置及びそれを有する内視鏡システム |
US8827948B2 (en) * | 2010-09-17 | 2014-09-09 | Hansen Medical, Inc. | Steerable catheters |
CN101973035B (zh) * | 2010-11-11 | 2012-05-23 | 北京理工大学 | 机器人关节初始位置精确定位方法及装置 |
US9119655B2 (en) * | 2012-08-03 | 2015-09-01 | Stryker Corporation | Surgical manipulator capable of controlling a surgical instrument in multiple modes |
US20130041292A1 (en) * | 2011-08-09 | 2013-02-14 | Tyco Healthcare Group Lp | Customizable Haptic Assisted Robot Procedure System with Catalog of Specialized Diagnostic Tips |
JP5893330B2 (ja) * | 2011-10-18 | 2016-03-23 | オリンパス株式会社 | 操作入力装置および操作入力装置の初期化方法 |
-
2011
- 2011-10-18 JP JP2011228677A patent/JP5893330B2/ja active Active
-
2012
- 2012-10-17 CN CN201280045371.0A patent/CN103813889B/zh active Active
- 2012-10-17 WO PCT/JP2012/077381 patent/WO2013058405A1/en active Application Filing
- 2012-10-17 EP EP12841444.8A patent/EP2768637B1/en active Active
-
2014
- 2014-04-16 US US14/253,925 patent/US9232980B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103813889B (zh) | 2015-11-25 |
US20140229007A1 (en) | 2014-08-14 |
CN103813889A (zh) | 2014-05-21 |
WO2013058405A1 (en) | 2013-04-25 |
JP2013086206A (ja) | 2013-05-13 |
EP2768637B1 (en) | 2016-11-30 |
EP2768637A4 (en) | 2015-07-29 |
EP2768637A1 (en) | 2014-08-27 |
US9232980B2 (en) | 2016-01-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5893330B2 (ja) | 操作入力装置および操作入力装置の初期化方法 | |
KR101635339B1 (ko) | 입력장치로 다축 매니퓰레이터를 정렬시키기 위한 방법 | |
JP2012171088A (ja) | マスタ操作入力装置及びマスタスレーブマニピュレータ | |
CN106456263B (zh) | 用于远程手术工作台配准的方法和设备 | |
US9360291B2 (en) | Systems and methods for control and calibration of a CMM | |
EP2617530A1 (en) | Master control input device and master-slave manipulator | |
US10470838B2 (en) | Surgical system for spatial registration verification of anatomical region | |
US20110213247A1 (en) | Articulated arm with imaging device | |
US20100318099A1 (en) | Virtual measurement tool for minimally invasive surgery | |
KR20120004479A (ko) | 수술 로봇의 통합적 표현 | |
CN102170835A (zh) | 提供计算机生成的摄像器械的辅助视图以控制医疗机器人系统的末端定位和取向的医疗机器人系统 | |
BR112012011422B1 (pt) | Sistema cirúrgico minimamente invasivo | |
CN113974835B (zh) | 一种基于远心不动点约束的手术机器人运动控制方法 | |
JP7258516B2 (ja) | キャリブレーション方法および把持システム | |
CN113349939A (zh) | 被动主手式主从控制手术机器人的性能测试方法及系统 | |
CN207507754U (zh) | 一种自动对接系统 | |
JP2016206081A (ja) | 動作推測装置および動作推測方法 | |
Fu et al. | Mobile Teleoperation: Feasibility of Wireless Wearable Sensing of the Operator’s Arm Motion | |
JP2011224745A (ja) | ロボット教示装置、該装置のコントローラ、およびプログラム | |
Yavuz et al. | Design of a string-encoder and IMU based 6D pose measurement system | |
JP2000094370A (ja) | ロボットの作業表面の傾き測定方法およびその測定装置 | |
CN116038721B (zh) | 一种无运动学参与的手眼标定方法和系统 | |
Sun et al. | Development of a Novel Hand-eye Coordination Algorithm for Robot Assisted Minimally Invasive Surgery | |
JP2008286772A (ja) | 姿勢認識センサ | |
Yousef et al. | Portable Coordinate Measuring Machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140821 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150929 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20151020 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20151021 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160209 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160224 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5893330 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |