JP6904767B2 - 連続体ロボットシステムの制御装置、連続体ロボットシステムの作動方法、プログラム - Google Patents
連続体ロボットシステムの制御装置、連続体ロボットシステムの作動方法、プログラム Download PDFInfo
- Publication number
- JP6904767B2 JP6904767B2 JP2017082323A JP2017082323A JP6904767B2 JP 6904767 B2 JP6904767 B2 JP 6904767B2 JP 2017082323 A JP2017082323 A JP 2017082323A JP 2017082323 A JP2017082323 A JP 2017082323A JP 6904767 B2 JP6904767 B2 JP 6904767B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- continuous robot
- speed
- movement
- curved portions
- curved portion
- 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 50
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 151
- 230000036544 posture Effects 0.000 claims description 79
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 56
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 description 40
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 21
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 19
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 19
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 14
- 230000008859 change Effects 0.000 description 11
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 3
- 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 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 208000002847 Surgical Wound Diseases 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 210000000621 bronchi Anatomy 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 210000003238 esophagus Anatomy 0.000 description 1
- 238000002357 laparoscopic surgery Methods 0.000 description 1
- 210000002429 large intestine Anatomy 0.000 description 1
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/00002—Operational features of endoscopes
- A61B1/00004—Operational features of endoscopes characterised by electronic signal processing
- A61B1/00006—Operational features of endoscopes characterised by electronic signal processing of control signals
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/00147—Holding or positioning arrangements
- A61B1/0016—Holding or positioning arrangements using motor drive units
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/005—Flexible endoscopes
- A61B1/0051—Flexible endoscopes with controlled bending of insertion part
- A61B1/0052—Constructional details of control elements, e.g. handles
- A61B1/0053—Constructional details of control elements, e.g. handles using distributed actuators, e.g. artificial muscles
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/005—Flexible endoscopes
- A61B1/008—Articulations
-
- 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
- A61B34/71—Manipulators operated by drive cable mechanisms
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
- B25J9/1651—Programme controls characterised by the control loop acceleration, rate control
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/005—Flexible endoscopes
- A61B1/0058—Flexible endoscopes using shape-memory elements
-
- 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
- A61B2034/301—Surgical robots for introducing or steering flexible instruments inserted into the body, e.g. catheters or endoscopes
-
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
- B25J9/1635—Programme controls characterised by the control loop flexible-arm control
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
- G05B2219/40234—Snake arm, flexi-digit robotic manipulator, a hand at each end
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Surgery (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Public Health (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Robotics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Rehabilitation Therapy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
- Endoscopes (AREA)
Description
(連続体ロボットシステムの構成の例)
まず、第1の実施形態に係る連続体ロボットシステムの構成例について説明する。図1は、第1の実施形態に係る連続体ロボットシステムの構成例を示す模式図である。なお、図1(a)は、連続体ロボットシステムの全体構成を示し、図1(b)は連続体ロボット1と駆動ユニット2とリニアガイド3と移動駆動部32とを示す。図1に示すように、第1の実施形態に係る連続体ロボットシステムは、連続体ロボット1と、駆動ユニット2と、リニアガイド3と、移動駆動部32と、制御装置4と、角度入力部5と、ガイド操作部7と、カメラ6とを含んでいる。ただし、連続体ロボットシステムに含まれる機器の種類や構成は、図1に示す例に限定されるものではない。
次に、連続体ロボット1の構成例について説明する。図2は、連続体ロボット1の構成例を示す模式図である。本実施形態に係る連続体ロボット1は、複数の湾曲部の例として、第1湾曲部111と第2湾曲部112との2つの湾曲部を有している。本実施形態では、第1湾曲部111が近位端湾曲部であるものとし、第2湾曲部112が遠位端湾曲部であるものとする。第1湾曲部111と第2湾曲部112は、円弧状に湾曲可能であり、互いに独立して姿勢の変更が可能である。
ここで、連続体ロボット1の先頭追従制御と駆動ユニット2の前後進動作の制御に用いるためのモデルについて説明する。本実施形態では、第1湾曲部111の姿勢の例である遠位端角度θ1と第1角度制御モータ211の出力軸213の回転角度の関係と、第2湾曲部112の姿勢の例である遠位端角度θ2と第2角度制御モータ212の出力軸215の回転角度との関係とを、連続体ロボット1のモデルを用いて規定する。そして、制御装置4は、モデルを用いて規定されたこれらの関係を用いて、連続体ロボット1の先頭追従制御と、駆動ユニット2の前後進動作の速度制御を行う。
(1) 第1湾曲部111の曲率半径はその長尺方向の全長にわたって一定であり、第2湾曲部112の曲率半径もその長尺方向の全長にわたって一定である。
(2) 第1湾曲部111の中立面N1は第1湾曲部111の中心に位置しており、第2湾曲部112の中立面N2は第2湾曲部112の中心に位置している。
(3) 第1ワイヤ231と第2ワイヤ232は伸縮しない(伸縮を考慮しない)。
(4) 第1湾曲部111と第2湾曲部112の長尺寸法は等しい。
次に、制御装置4について説明する。図5は、制御装置4の構成例を示すブロック図である。図5に示すように、制御装置4は、角度制御部41と、角度記憶部42と、移動駆動制御手段の例である駆動ユニット速度計算・制御部44とを有する。角度記憶部42は、駆動ユニット2から取得した駆動ユニット2の位置zと、角度入力部5から取得した第2湾曲部112の目標姿勢の例である遠位端の目標角度ψを記憶する。角度制御部41は、第i湾曲部(i=1,2)の位置がsiとなるときの目標角度ψi(目標姿勢)を角度記憶部42から読み出し、連続体ロボット1が先頭追従制御を行うように第1湾曲部111と第2湾曲部112のそれぞれの遠位端角度θ1,θ2を制御する。駆動ユニット速度計算・制御部44は、駆動ユニット2の前後進動作の目標移動速度を計算する。そして、駆動ユニット速度計算・制御部44は、駆動ユニット2の前後進動作の移動速度が計算した目標移動速度となるように移動駆動部32を制御する。
ここで、制御装置4による連続体ロボット1の先頭追従制御について説明する。図6は、湾曲した部分を有する経路に沿って連続体ロボット1を前進動作させる際の先頭追従制御する例を示す。連続体ロボット1を挿入・抜去させる経路(以下、挿抜経路と称する)は連続体ロボット1が進行するのに十分な幅を有しているものとし、図6において、太い実線がこの挿抜経路を規定する境界を示している。また、図6における破線は、連続体ロボット1の目標経路を示しており、制御装置4は連続体ロボット1の各湾曲部がこの目標経路Tに沿って挿入・抜去されるように(前後進動作するように)制御する。なお、目標経路Tは、挿抜経路の形状などに応じて使用者等が適宜決定するものである。例えば、軟性内視鏡であれば、使用者がカメラ6により撮影された画像に基づいて目標経路Tを設定したり、MRI検査により挿抜経路を把握して目標経路Tを設定したりする。
次いで、連続体ロボット1の前後進動作の速度制御について説明する。連続体ロボット1の挿入・抜去を短時間で行うには、駆動ユニット2をできるだけ高速に前後進させることが望ましい。しかしながら、第1角度制御モータ211と第2角度制御モータ212の回転速度には物理的な上限が存在する。このため、第1角度制御モータ211と第2角度制御モータ212が動作開始してから第1湾曲部111と第2湾曲部112の遠位端角度θ1,θ2が目標角度に一致するまでには、ある程度の時間を要する。したがって、連続体ロボット1を高速で前後進(すなわち、挿入・抜去)すると、第1湾曲部111や第2湾曲部112の遠位端角度θ1,θ2が目標角度に一致するよりも早く、連続体ロボット1が距離Lcの進行が完了することがある。そうすると、第1湾曲部111や第2湾曲部112が目標経路Tから逸脱して挿抜経路と外部との境界に接触するおそれがある。例えば、本実施形態に係る連続体ロボットシステムが軟性内視鏡に適用される場合には、連続体ロボット1が被検者の体組織の内面に接触するおそれがある。
次に、制御装置4が実行する処理の例について説明する。図7は、制御装置4が実行する処理の例を示すフローチャートである。なお、この処理を実行するためのコンピュータプログラムは、あらかじめ制御装置4のコンピュータのROMなどの記憶媒体に格納されている。そして、コンピュータのCPUはこのコンピュータプログラムをROMなどの記憶媒体から読み出し、RAMをワークエリアとして用いて実行する。これにより、コンピュータが制御装置4の前記各部として機能し、この処理が実現する。
次いで、第2の実施形態について説明する。なお、第1の実施形態と共通する構成には同じ符号を付し、説明を省略する。第2の実施形態は、移動駆動部32が連続体ロボット1を駆動ユニット2とともに前後進動作させる形態ではなく、使用者が手動で前後進させる形態である。第1実施形態と同様に、連続体ロボット1は、目標経路Tから逸脱しない条件を充足する範囲において、できるだけ高速に前後進させることが好ましい。しかしながら、使用者が手動で連続体ロボット1(駆動ユニット2)を前後進させる構成では、前後進動作の移動速度を高精度に制御することは困難である。そこで、本実施形態では、連続体ロボット1の前後進動作の移動速度が高くなり、連続体ロボット1が目標経路Tから逸脱しない条件を充足しなくなった場合には、駆動ユニット2を制動して減速させる。これにより、使用者が連続体ロボット1(駆動ユニット2)を前後進させる際に、連続体ロボット1が目標経路Tから逸脱しないようにする。
図8は、第2の実施形態に係る連続体ロボットシステムの構成例を模式的に示す図である。図8に示すように、本実施形態に係る連続体ロボットシステムは、連続体ロボット1と、駆動ユニット2と、リニアガイド3と、制御装置4と、角度入力部5と、カメラ6と、ガイド操作部7とを含んでいる。第2の実施形態に係る連続体ロボットシステムは、第1の実施形態と比較すると、移動駆動部32を有しておらず、ブレーキ部34を有している。ブレーキ部34は、後述する制御装置4のブレーキ制御部34による制御により、駆動ユニット2を制動して前後進動作速度を低下させる。なお、ブレーキ部34の構成は特に限定されるものではなく、例えば電磁ブレーキなど、公知の各種ブレーキ機構が適用できる。
図9は、本実施形態に係る制御装置4の構成例を示すブロック図である。本実施形態に係る制御装置4は、第1の実施形態に係る制御装置4と比較すると、駆動ユニット速度計算・制御部44を有しておらず、代わりにブレーキ部34を制御するブレーキ制御部34を有している。それ以外は共通の構成が適用できる。
ここで、ブレーキ制御部34の処理の例について説明する。第1の実施形態と同様に、連続体ロボット1が所定の距離Lc前進動作する際の第1湾曲部111と第2湾曲部112の追従可能速度vu1,vu2は、第1の実施形態と同様に、それぞれ数式(27)と数式(28)で表される。また、数式(7)と数式(23)、数式(16)と数式(22)を用いて同様の計算を行うことで、連続体ロボット1が後進動作する際の第1湾曲部111と第2湾曲部112の追従可能速度vu1,vu2も、数式(27)と数式(28)で与えられることが明らかである。
次に、制御装置4が実行する処理の例について説明する。図10と図11は、制御装置4が実行する処理の例を示すフローチャートである。なお、図10は処理全体を示し、図11は図10のA〜Bの間の処理を示す。
前記各実施形態では、連続体ロボット1が第1湾曲部111と第2湾曲部112の2つの湾曲部を有する構成を例に示した。しかしながら、本発明は、3つ以上の湾曲部を有する連続体ロボット1の制御にも適用できる。湾曲部の数をAとすると、遠位端湾曲部の位置sAが、nLc≦sA≦(n+1)Lcの範囲にあるとき、近位端側からi (1≦i≦A)番目の湾曲部の位置は、(n−A+i)Lc≦sA≦(n−A+i+1)Lcの範囲にある。したがって、次の数式(30)と数式(31)を用いて、i番目の湾曲部の角度目標値の計算と追従可能速度vuiの計算を行えばよい。なお、数式(30)と数式(31)は、それぞれ数式(18)と数式(28)のnをn−A+iで置き換えた式である。
前記各実施形態では、連続体ロボットシステムが軟性内視鏡に適用される例を示したが、本発明に係る例御システムの適用対象は軟性内視鏡に限定されない。例えば、配管内部や狭隘な空間に挿入して作業を行う産業用の連続体ロボットの制御にも適用できる。この場合、連続体ロボットの遠位端に設けられているカメラを、適用対象に応じて適宜変更すればよい。例えば、カメラのほかに、各種工具や機器が設けられる構成が適用できる。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
Claims (12)
- 長尺方向に直列に設けられた、それぞれが湾曲可能な複数の湾曲部を有し、前記複数の湾曲部の長尺方向に移動可能な連続体ロボットと、
前記連続体ロボットを前記長尺方向に移動させる移動駆動部と、
前記複数の湾曲部のそれぞれを湾曲させることによりそれぞれの姿勢を変更する姿勢変更部と、
を有する連続体ロボットシステムの制御装置であって、
前記制御装置は、
前記移動駆動部を制御する移動駆動制御手段と、
前記移動駆動部が前記連続体ロボットを前記長尺方向に所定の距離の移動を完了させるまでに、前記姿勢変更部が前記複数の湾曲部の姿勢を目標姿勢に一致させることができる前記連続体ロボットの前記長尺方向の移動速度の最大値を計算する速度計算手段と、
を有し、
前記移動駆動制御手段は、前記移動駆動部による前記連続体ロボットの前記長尺方向の移動速度を、前記最大値以下にすることを特徴とする連続体ロボットシステムの制御装置。 - 前記移動駆動制御手段は、前記複数の湾曲部のそれぞれについて前記最大値を計算し、前記移動速度を、計算した前記最大値のうちで最も小さい値にすることを特徴とする請求項1に記載の連続体ロボットシステムの制御装置。
- 前記移動駆動制御手段は、前記複数の湾曲部のそれぞれについて前記最大値を計算し、前記移動速度を、計算した前記最大値のうちで最も小さい値に1以下の値の係数を乗じた値にすることを特徴とする請求項2に記載の連続体ロボットシステムの制御装置。
- 前記移動駆動制御手段は、前記移動速度を、閾値以上の速度にすることを制御することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の連続体ロボットシステムの制御装置。
- 長尺方向に直列に設けられた湾曲可能な複数の湾曲部を有し、前記複数の湾曲部の長尺方向に移動可能な連続体ロボットと、
前記連続体ロボットを前記長尺方向の移動速度を減速させるブレーキ部と、
前記複数の湾曲部のそれぞれの姿勢を変更する姿勢変更部と、
を有する連続体ロボットシステムの制御装置であって、
前記制御装置は、
前記連続体ロボットが前記長尺方向に所定の距離の移動を完了するまでに、前記姿勢変更部が前記複数の湾曲部の姿勢を目標姿勢に一致させることができる前記連続体ロボットの前記長尺方向の移動速度の最大値を計算する速度計算手段と、
前記ブレーキ部を制御するブレーキ制御手段と、
を有し、
前記ブレーキ制御手段は、前記連続体ロボットの前記長尺方向の移動速度が前記最大値を超える場合には、前記ブレーキ部により前記連続体ロボットの前記長尺方向の移動速度を減速させることを特徴とする連続体ロボットシステムの制御装置。 - 前記ブレーキ制御手段は、前記複数の湾曲部のそれぞれについて前記最大値を計算し、前記連続体ロボットの前記長尺方向の移動速度が前記最大値のうちで最も小さい移動速度を超える場合には、前記ブレーキ部により前記連続体ロボットの前記長尺方向の移動速度を減速させることを特徴とする請求項5に記載の連続体ロボットシステムの制御装置。
- 長尺方向に直列に設けられた湾曲可能な複数の湾曲部を有し、前記複数の湾曲部の長尺方向に移動可能な連続体ロボットと、
前記複数の湾曲部のそれぞれの姿勢を変更する姿勢変更部と、
を有する連続体ロボットシステムの制御装置であって、
前記連続体ロボットが前記長尺方向に所定の距離の移動を完了するまでに、前記姿勢変更部が前記複数の湾曲部の姿勢を目標姿勢に一致させることができる前記連続体ロボットの前記長尺方向の移動速度の最大値を計算する速度計算手段と、
前記連続体ロボットの前記長尺方向の移動速度を、前記最大値以下に制限する移動速度制限手段と、
を有することを特徴とする連続体ロボットシステムの制御装置。 - 前記姿勢変更部は、前記複数の湾曲部の長尺方向の一方の端部に設けられており、
前記複数の湾曲部のそれぞれの前記姿勢は、前記複数の湾曲部のそれぞれについて、中心線に直角であり前記一方の端部とは反対側の端部を通過する直線と、移動方向に直角であり前記複数の湾曲部のうちの前記姿勢変更部に最も近い湾曲部の前記姿勢変更部に近い側の端部を通過する直線とがなす角度であることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の連続体ロボットシステムの制御装置。 - 長尺方向に直列に設けられた湾曲可能な複数の湾曲部を有し、前記複数の湾曲部の長尺方向に移動可能な連続体ロボットと、
前記連続体ロボットを前記長尺方向に移動させる移動駆動部と、
前記複数の湾曲部のそれぞれの姿勢を変更する姿勢変更部と、
を有する連続体ロボットシステムの作動方法であって、
前記移動駆動部が前記連続体ロボットを前記長尺方向に所定の距離の移動を完了させるまでに前記姿勢変更部が前記複数の湾曲部の姿勢を目標姿勢に一致させることができる前記連続体ロボットの前記長尺方向の移動速度の最大値を計算する速度計算ステップと、
前記移動駆動部による前記連続体ロボットの前記長尺方向の移動速度を前記最大値以下に設定するステップと、
を有することを特徴とする連続体ロボットシステムの作動方法。 - 長尺方向に直列に設けられた湾曲可能な複数の湾曲部を有し、前記複数の湾曲部の長尺方向に移動可能な連続体ロボットと、
前記連続体ロボットを前記長尺方向の移動速度を減速させるブレーキ部と、
前記複数の湾曲部のそれぞれの姿勢を変更する姿勢変更部と、
を有する連続体ロボットシステムの作動方法であって、
前記連続体ロボットが前記長尺方向に所定の距離の移動を完了するまでに、前記姿勢変更部が前記複数の湾曲部の姿勢を目標姿勢に一致させることができる前記連続体ロボットの前記長尺方向の移動速度の最大値を計算する速度計算ステップと、
前記連続体ロボットの前記長尺方向の移動速度が前記最大値を超える場合には、前記ブレーキ部により前記連続体ロボットの前記長尺方向の移動速度を減速させるステップと、
を有することを特徴とする連続体ロボットシステムの作動方法。 - 長尺方向に直列に設けられた湾曲可能な複数の湾曲部を有し、前記複数の湾曲部の長尺方向に移動可能な連続体ロボットと、
前記複数の湾曲部のそれぞれの姿勢を変更する姿勢変更部と、
を有する連続体ロボットシステムの作動方法であって、
前記連続体ロボットが前記長尺方向に所定の距離の移動を完了するまでに、前記姿勢変更部が前記複数の湾曲部の姿勢を目標姿勢に一致させることができる前記連続体ロボットの前記長尺方向の移動速度の最大値を計算する速度計算ステップと、
前記連続体ロボットの前記長尺方向の移動速度を、前記最大値以下に制限する移動速度制限ステップと、
を有することを特徴とする連続体ロボットシステムの作動方法。 - コンピュータを、請求項1から8のいずれか1項に記載の制御装置として機能させることを特徴とするプログラム。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017082323A JP6904767B2 (ja) | 2017-04-18 | 2017-04-18 | 連続体ロボットシステムの制御装置、連続体ロボットシステムの作動方法、プログラム |
US15/951,037 US10849699B2 (en) | 2017-04-18 | 2018-04-11 | Control apparatus for a continuum robot system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017082323A JP6904767B2 (ja) | 2017-04-18 | 2017-04-18 | 連続体ロボットシステムの制御装置、連続体ロボットシステムの作動方法、プログラム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018175602A JP2018175602A (ja) | 2018-11-15 |
JP6904767B2 true JP6904767B2 (ja) | 2021-07-21 |
Family
ID=63791796
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017082323A Active JP6904767B2 (ja) | 2017-04-18 | 2017-04-18 | 連続体ロボットシステムの制御装置、連続体ロボットシステムの作動方法、プログラム |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10849699B2 (ja) |
JP (1) | JP6904767B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6632487B2 (ja) * | 2016-07-13 | 2020-01-22 | キヤノン株式会社 | 連続体ロボット、その運動学の補正方法、および連続体ロボットの制御方法 |
JP6921602B2 (ja) | 2017-04-21 | 2021-08-18 | キヤノン株式会社 | 連続体ロボットの制御システム及びその制御方法、並びに、プログラム |
WO2019181694A1 (en) * | 2018-03-23 | 2019-09-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Continuum robot control device, continuum robot control method, and program |
US11926062B2 (en) | 2020-02-24 | 2024-03-12 | Canon U.S.A., Inc. | Methods and apparatus for controlling a continuum robot |
US11300480B2 (en) * | 2020-02-28 | 2022-04-12 | Baker Hughes Oilfield Operations Llc | Articulated non-destructive testing device having a plurality of actuation systems and a method of articulating the device |
WO2021261539A1 (ja) * | 2020-06-25 | 2021-12-30 | キヤノン株式会社 | 連続体ロボットの制御システム及びその制御方法、並びに、プログラム |
US20230277245A1 (en) * | 2020-08-06 | 2023-09-07 | Canon U.S.A., Inc. | Methods for operating a medical continuum robot |
US11882365B2 (en) | 2021-02-18 | 2024-01-23 | Canon U.S.A., Inc. | Continuum robot apparatus, method, and medium |
JP2023088151A (ja) * | 2021-12-14 | 2023-06-26 | キヤノン株式会社 | 連続体ロボット制御システム、連続体ロボット制御方法及びプログラム |
JP2023113300A (ja) * | 2022-02-03 | 2023-08-16 | キヤノン株式会社 | 連続体ロボット制御システム及び連続体ロボット制御方法 |
WO2023164047A1 (en) * | 2022-02-25 | 2023-08-31 | Canon U.S.A., Inc. | Method and apparatus for controlling continuum robot |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3179167B2 (ja) * | 1992-02-25 | 2001-06-25 | オリンパス光学工業株式会社 | 内視鏡装置 |
JP3382977B2 (ja) * | 1992-10-01 | 2003-03-04 | オリンパス光学工業株式会社 | 内視鏡装置 |
US6468203B2 (en) | 2000-04-03 | 2002-10-22 | Neoguide Systems, Inc. | Steerable endoscope and improved method of insertion |
JP5319040B2 (ja) * | 2000-12-26 | 2013-10-16 | オリンパス株式会社 | 内視鏡装置及び内視鏡装置の作動方法 |
JP4528577B2 (ja) * | 2004-08-06 | 2010-08-18 | 株式会社神戸製鋼所 | 工業用ロボット |
JP5961077B2 (ja) * | 2012-08-27 | 2016-08-02 | 株式会社アマダホールディングス | ロボット制御装置およびロボット制御方法 |
JP6347595B2 (ja) * | 2013-11-25 | 2018-06-27 | キヤノン株式会社 | ロボット制御方法、及びロボット制御装置 |
JP6555248B2 (ja) * | 2014-02-28 | 2019-08-07 | ソニー株式会社 | 医療用アーム装置、キャリブレーション方法及びプログラム |
JP2017007023A (ja) * | 2015-06-19 | 2017-01-12 | ライフロボティクス株式会社 | ロボット装置及びモータ制御装置 |
JP2018111155A (ja) * | 2017-01-11 | 2018-07-19 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット制御装置、ロボット、及びロボットシステム |
-
2017
- 2017-04-18 JP JP2017082323A patent/JP6904767B2/ja active Active
-
2018
- 2018-04-11 US US15/951,037 patent/US10849699B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US10849699B2 (en) | 2020-12-01 |
JP2018175602A (ja) | 2018-11-15 |
US20180296282A1 (en) | 2018-10-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6904767B2 (ja) | 連続体ロボットシステムの制御装置、連続体ロボットシステムの作動方法、プログラム | |
US20220273377A1 (en) | Systems and methods for flexible computer-assisted instrument control | |
US20230072380A1 (en) | Tension control in actuation of jointed instruments | |
JP6703524B2 (ja) | 医療器具力検知のためのシステム及び方法 | |
Webster et al. | Toward active cannulas: Miniature snake-like surgical robots | |
EP3179949B1 (en) | Guide apparatus for delivery of a flexible instrument | |
Lyons et al. | Planning active cannula configurations through tubular anatomy | |
EP2108329A2 (en) | Medical manipulator system | |
US11478306B2 (en) | Shape acquiring method and controlling method for medical manipulator | |
JP6141410B2 (ja) | マニピュレータ、マニピュレータシステム及びマニピュレータの作動方法 | |
WO2016151846A1 (ja) | 可撓管挿入装置 | |
EP3839674A1 (en) | Method of controlling a robotic arm | |
US20160338784A1 (en) | Manipulator system and method of controlling the same | |
JP7458929B2 (ja) | 連続体ロボットの制御システム及びその作動方法、並びに、プログラム | |
EP3592201B1 (en) | Systems and methods for steering guidewires | |
US11926062B2 (en) | Methods and apparatus for controlling a continuum robot | |
US20110092956A1 (en) | Catheter with separable sections | |
WO2023145377A1 (ja) | 連続体ロボット制御システム及び連続体ロボット制御方法 | |
WO2023162066A1 (ja) | エンドルミナルデバイスシステム、制御装置および制御方法 | |
WO2022172697A1 (ja) | マニピュレータシステムおよびマニピュレータの制御装置 | |
WO2023149232A1 (ja) | 連続体ロボット制御システム及び連続体ロボット制御方法 | |
Hu et al. | Two-dimension guidance control and simulation of a colonoscopic robot | |
Dennis et al. | Considering Endoscopic Design: A Snakebot Prototype | |
WO2023150761A1 (en) | Methods, apparatus and systems for manipulating a medical device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200402 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210323 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210510 |
|
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: 20210525 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210624 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6904767 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |