JP7295831B2 - Surgery support system, patient-side device and calculation method - Google Patents

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JP7295831B2 JP2020162529A JP2020162529A JP7295831B2 JP 7295831 B2 JP7295831 B2 JP 7295831B2 JP 2020162529 A JP2020162529 A JP 2020162529A JP 2020162529 A JP2020162529 A JP 2020162529A JP 7295831 B2 JP7295831 B2 JP 7295831B2
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Description

この発明は、手術支援システム、患者側装置および医療器具の操作方法に関し、特に、操作部が受け付けた医療器具の操作量をスケーリングする手術支援システム、患者側装置および医療器具の操作方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a surgery support system, a patient-side device, and a method of operating a medical device, and more particularly to a surgery support system, a patient-side device, and a method of operating a medical device for scaling the amount of operation of a medical device received by an operating unit.

従来、操作部が受け付けた医療器具の操作量をスケーリング(操作部が受け付けた医療器具の操作量に対する医療器具の移動量を変更)するロボット外科用システムが知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, there is known a robotic surgical system that scales the amount of operation of a medical instrument received by an operation section (changes the amount of movement of the medical instrument with respect to the amount of operation of the medical instrument received by the operation section) (for example, Patent Document 1). reference).

上記特許文献1には、複数の方向に移動可能な入力ハンドル(操作部)と、入力ハンドルと通信し、入力ハンドルが受け付けた操作量をスケーリングして外科用ツールを移動させる処理装置とを備えるロボット外科用システムが開示されている。上記特許文献1では、入力ハンドルが操作される3次元の作業空間を予め定義しておき、外科医が入力ハンドルを3次元の作業空間の中心から離間する方向に移動させる場合の外科用ツールの移動量が、入力ハンドルを3次元の作業空間の中心に向かって移動させる場合の外科用ツールの移動量よりも大きくなるようにスケーリングが設定されている。これにより、入力ハンドルを3次元の作業空間の中心から離間する方向に移動させる際には外科用ツールの移動量が大きくなるので、入力ハンドルの移動可能な範囲の最大限まで入力ハンドルを移動させることなく、外科用ツールを所望の位置まで移動することが可能になる。 The above Patent Document 1 includes an input handle (operation unit) that can move in a plurality of directions, and a processing device that communicates with the input handle and scales the amount of operation received by the input handle to move the surgical tool. A robotic surgical system is disclosed. In Patent Document 1, a three-dimensional work space in which the input handle is operated is defined in advance, and the movement of the surgical tool when the surgeon moves the input handle away from the center of the three-dimensional work space. The scaling is set so that the amount is greater than the amount of surgical tool movement when moving the input handle toward the center of the three-dimensional workspace. As a result, when the input handle is moved away from the center of the three-dimensional work space, the amount of movement of the surgical tool increases, so the input handle is moved to the maximum possible range of movement. It is possible to move the surgical tool to a desired position without having to move the surgical tool.

特表2018-505739号公報Japanese Patent Publication No. 2018-505739

ここで、上記特許文献1には明記されていないが、上記特許文献1のような従来のロボット外科用システムでは、外科用ツール(医療器具)の移動の支点となるピボット位置が予め設定されており、ピボット位置を中心として外科用ツールが移動(たとえば、回転移動など)される。そして、上記特許文献1のような従来のロボット外科用システムにおいて、ピボット位置を中心として外科用ツールが移動される際に、ロボットのアームおよび外科用ツールが振動する場合があるという不都合がある。具体的には、外科用ツールは、ピボット位置を中心として移動するので、ピボット位置と外科用ツールの先端との間の距離が大きい場合、アームの小さい移動で外科用ツールの先端を所望の距離分移動させることが可能になる。一方、ピボット位置と外科用ツールの先端との間の距離が小さい場合、アームを大きく移動させないと、外科用ツールの先端を所望の距離分移動させることができない。このため、特に、ピボット位置と外科用ツールの先端との間の距離が小さい場合、アームが大きく移動することに起因して、アームおよびツールの振動が大きくなるという問題点がある。上記特許文献1では、ピボット位置と外科用ツールの先端との間の距離に起因する振動については考慮されていないので、上記と同様の問題点がある。 Here, although not specified in Patent Document 1, in a conventional robotic surgical system such as Patent Document 1, a pivot position that serves as a fulcrum for movement of a surgical tool (medical instrument) is set in advance. , and the surgical tool is moved (eg, rotationally, etc.) about the pivot location. A disadvantage of conventional robotic surgical systems, such as that of US Pat. No. 6,300,006, is that the robotic arm and surgical tool may vibrate when the surgical tool is moved about the pivot position. Specifically, because the surgical tool moves about the pivot location, if the distance between the pivot location and the surgical tool tip is large, a small movement of the arm will move the surgical tool tip to the desired distance. It is possible to move by minutes. On the other hand, if the distance between the pivot location and the tip of the surgical tool is small, a large amount of movement of the arm is required to move the tip of the surgical tool the desired distance. Therefore, especially when the distance between the pivot position and the tip of the surgical tool is small, there is a problem that the vibration of the arm and the tool becomes large due to the large movement of the arm. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200000 does not take into account the vibration caused by the distance between the pivot position and the tip of the surgical tool, so it has the same problem as above.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、アームおよび医療器具の振動を抑制可能な手術支援システム、患者側装置および医療器具の操作方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and one object of the present invention is to provide a surgical support system capable of suppressing vibrations of an arm and medical instruments, a patient-side device, and an operation of medical instruments. to provide a method.

上記目的を達成するために、この発明の第1の局面による手術支援ロボットは、先端側に医療器具が取り付けられるアームを含む患者側装置と、医療器具に対する操作量を受け付ける操作部を含む操作者側装置と、受け付けられた操作量をスケーリングして実際に医療器具を動作させる際の操作量である実操作量を演算する制御部と、を備え、医療器具は、エンドエフェクタと、エンドエフェクタを第1軸について回転可能に支持する第1支持体と、第1支持体を第2軸について回転可能に支持する第2支持体と、第2支持体に接続されるシャフトとを含み、制御部は、医療器具の先端から第1軸を含む先端側部分が、アームによって医療器具を回転移動させる際の支点となるように1つの点として設定されたピボット位置に近づくにつれて、操作量に対する先端側部分の移動量が小さくなるようにスケーリングの倍率を小さくする(但し、スケーリングの倍率は0を含まない値である)In order to achieve the above object, a surgical assistance robot according to a first aspect of the present invention includes a patient-side device including an arm to which a medical instrument is attached on the distal end side, and an operator including an operation unit that receives an operation amount for the medical instrument. a side device, and a control unit that scales the received operation amount and calculates an actual operation amount that is an operation amount when actually operating the medical instrument , and the medical instrument includes an end effector, and the end effector. a control unit including a first support rotatably supporting a first axis, a second support supporting the first support rotatably about a second axis, and a shaft connected to the second support; is the distal end side with respect to the operation amount as the distal end side portion including the first axis from the distal end of the medical device approaches the pivot position set as one point so as to serve as a fulcrum when the medical device is rotated by the arm. Decrease the scaling factor so that the amount of movement of the part becomes small (however, the scaling factor is a value that does not include 0) .

この発明の第1の局面による手術支援ロボットでは、上記のように、制御部は、医療器具の先端側の部分である先端側部分が医療器具を移動させる際の支点となる位置であるピボット位置に近づくにつれて、操作量に対する先端側部分の移動量が小さくなるようにスケーリングの倍率を小さくする。これにより、医療器具の先端側部分とピボット位置との間の距離が小さい場合、操作量に対する医療器具の先端側部分の移動量が小さくなる。すなわち、医療器具を移動させるアームの移動量も小さくなるので、その分、アームおよび医療器具の振動を抑制することができる。 In the surgical assistance robot according to the first aspect of the present invention, as described above, the control unit controls the pivot position, which is the position where the distal end portion of the medical instrument becomes a fulcrum when moving the medical instrument. , the scaling factor is decreased so that the amount of movement of the distal end portion with respect to the operation amount becomes smaller. Accordingly, when the distance between the distal end portion of the medical device and the pivot position is small, the amount of movement of the distal end portion of the medical device relative to the amount of operation is small. That is, since the amount of movement of the arm that moves the medical instrument is also reduced, the vibration of the arm and the medical instrument can be suppressed accordingly.

この発明の第2の局面による患者側装置は、先端側に医療器具が取り付けられるアームを含む患者側装置であって、医療器具に対する操作量を受け付ける操作部により受け付けられた操作量をスケーリングして実際に医療器具を動作させる際の操作量である実操作量を演算する制御部を備え、医療器具は、エンドエフェクタと、エンドエフェクタを第1軸について回転可能に支持する第1支持体と、第1支持体を第2軸について回転可能に支持する第2支持体と、第2支持体に接続されるシャフトとを含み、制御部は、医療器具の先端から第1軸を含む先端側部分がアームによって医療器具を回転移動させる際の支点となるように1つの点として設定されたピボット位置に近づくにつれて、操作量に対する先端側部分の移動量が小さくなるようにスケーリングの倍率を小さくする(但し、スケーリングの倍率は0を含まない値である)A patient-side device according to a second aspect of the present invention is a patient-side device including an arm to which a medical instrument is attached on the distal end side, wherein the operation amount received by an operation unit for receiving the operation amount for the medical instrument is scaled. The medical device includes an end effector, a first support that supports the end effector rotatably about a first axis, a second support that supports the first support rotatably about a second axis; and a shaft connected to the second support . is closer to the pivot position set as a fulcrum when rotating the medical instrument by the arm , the scaling factor is decreased so that the amount of movement of the tip side portion relative to the amount of operation is smaller ( However, the scaling factor is a value that does not include 0) .

この発明の第2の局面による患者側装置では、上記のように、制御部は、医療器具の先端側の部分である先端側部分が医療器具を移動させる際の支点となる位置であるピボット位置に近づくにつれて、操作量に対する先端側部分の移動量が小さくなるようにスケーリングの倍率を小さくする。これにより、医療器具の先端側部分とピボット位置との間の距離が小さい場合、操作量に対する医療器具の先端側部分の移動量が小さくなる。すなわち、医療器具を移動させるアームの移動量も小さくなるので、その分、アームおよび医療器具の振動を抑制することが可能な患者側装置を提供することができる。 In the patient-side device according to the second aspect of the present invention, as described above, the controller controls the pivot position, which is the position where the distal end portion of the medical instrument is a fulcrum when the medical instrument is moved. , the scaling factor is decreased so that the amount of movement of the distal end portion with respect to the operation amount becomes smaller. Accordingly, when the distance between the distal end portion of the medical device and the pivot position is small, the amount of movement of the distal end portion of the medical device relative to the amount of operation is small. That is, since the amount of movement of the arm that moves the medical instrument is also reduced, it is possible to provide a patient-side device capable of suppressing the vibration of the arm and the medical instrument accordingly.

この発明の第3の局面による演算方法は、先端側に医療器具が取り付けられるアームを含む患者側装置と、医療器具に対する操作量を受け付ける操作部を含む操作者側装置と、制御部とを備える手術支援システムの制御部によって実行される演算方法であって、医療器具は、エンドエフェクタと、エンドエフェクタを第1軸について回転可能に支持する第1支持体と、第1支持体を第2軸について回転可能に支持する第2支持体と、第2支持体に接続されるシャフトとを含み、操作部が医療器具に対する操作量を受け付けた場合に、制御部が受け付けられた操作量をスケーリングして実際に医療器具を動作させる際の操作量である実操作量を演算、実操作量算は、医療器具の先端から第1軸を含む先端側部分がアームによって医療器具を回転移動させる際の支点となるように1つの点として設定されたピボット位置に近づくにつれて、操作量に対する先端側部分の移動量が小さくなるようにスケーリングの倍率を小さくして実操作量を演算する但し、スケーリングの倍率は0を含まない値である)ことにより実行される A computing method according to a third aspect of the present invention includes a patient-side device including an arm to which a medical instrument is attached on the distal end side, an operator-side device including an operation section for receiving an operation amount for the medical instrument, and a control section. A computing method executed by a control unit of a surgical assistance system comprising a medical instrument comprising: an end effector; a first support that supports the end effector rotatably about a first axis; An operation received by the control unit when the operation unit receives an operation amount for the medical instrument, including a second support that is rotatably supported about an axis and a shaft connected to the second support. The amount is scaled to calculate the actual operation amount, which is the operation amount when actually operating the medical device. As the instrument approaches a pivot position set as a single point that serves as a fulcrum for rotating the instrument, the actual amount of operation is reduced by reducing the scaling factor so that the amount of movement of the tip side portion relative to the amount of operation becomes smaller. It is executed by calculating ( however, the scale factor is a value that does not include 0).

この発明の第3の局面による医療器具の操作方法は、上記のように、実操作量を演算するステップは、医療器具の先端側の部分である先端側部分が医療器具を移動させる際の支点となるピボット位置に近づくにつれて、操作量に対する先端側部分の移動量が小さくなるようにスケーリングの倍率を小さくして実操作量を演算するステップを含む。これにより、医療器具の先端側部分とピボット位置との間の距離が小さい場合、操作量に対する医療器具の先端側部分の移動量が小さくなる。すなわち、医療器具を移動させるアームの移動量も小さくなるので、その分、アームおよび医療器具の振動を抑制することが可能な医療器具の操作方法を提供することができる。 In the method for operating a medical instrument according to the third aspect of the present invention, as described above, in the step of calculating the actual amount of operation, the distal end portion of the medical instrument is the fulcrum when the medical instrument is moved. and calculating the actual manipulated variable by decreasing the scaling factor so that the amount of movement of the tip side portion relative to the manipulated variable becomes smaller as the pivot position becomes closer to . Accordingly, when the distance between the distal end portion of the medical device and the pivot position is small, the amount of movement of the distal end portion of the medical device relative to the amount of operation is small. That is, since the amount of movement of the arm that moves the medical device is also reduced, it is possible to provide a method of operating the medical device that can suppress vibrations of the arm and the medical device accordingly.

本発明によれば、上記のように、アームおよび医療器具の振動を抑制することができる。 According to the present invention, vibrations of the arm and the medical instrument can be suppressed as described above.

本発明の一実施形態による外科手術システムの構成を示す図である。1 illustrates a configuration of a surgical system according to one embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施形態による医療用マニピュレータの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the medical manipulator by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による医療用マニピュレータのアームの構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the arm of the medical manipulator according to one embodiment of the present invention; 鉗子を示す図である。FIG. 10 shows a forceps; 本発明の一実施形態による医療用マニピュレータの操作部の構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing the configuration of an operating section of a medical manipulator according to one embodiment of the present invention; FIG. 内視鏡を示す図である。It is a figure which shows an endoscope. ピボット位置教示器具を示す図である。FIG. 10 illustrates a pivot position teaching instrument; アームの並進移動を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining translational movement of an arm; アームの回転移動を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the rotational movement of an arm. 本発明の一実施形態による医療用マニピュレータの制御部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control part of the manipulator for medical science by one Embodiment of this invention. 鉗子に対するスケーリングの倍率を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the magnification of scaling with respect to forceps; 内視鏡に対するスケーリングの倍率を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the magnification of scaling with respect to the endoscope; 鉗子の操作方法を説明するためのフロー図である。FIG. 4 is a flow chart for explaining a forceps operation method; 鉗子に対するスケーリングの倍率の設定方法を説明するためのフロー図である。FIG. 10 is a flowchart for explaining a method of setting a scaling factor for forceps; 内視鏡の操作方法を説明するためのフロー図である。It is a flow chart for explaining the operation method of the endoscope. 内視鏡に対するスケーリングの倍率の設定方法を説明するためのフロー図である。FIG. 4 is a flowchart for explaining a method of setting a scaling factor for an endoscope; 鉗子のTCP1とピボット位置PP1との関係を示す図(1)である。FIG. 11 is a diagram (1) showing the relationship between the TCP1 of the forceps and the pivot position PP1. 鉗子のTCP1とピボット位置PP1との関係を示す図(2)である。FIG. 2 is a diagram (2) showing the relationship between the TCP1 of the forceps and the pivot position PP1. 内視鏡のTCP2とピボット位置PP2との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between TCP2 of the endoscope and pivot position PP2;

以下、本発明を具体化した本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。 An embodiment of the present invention, which embodies the present invention, will be described below with reference to the drawings.

図1~図19を参照して、本実施形態による外科手術システム100の構成について説明する。外科手術システム100は、患者P側装置である医療用マニピュレータ1と、医療用マニピュレータ1を操作するための操作者側装置である遠隔操作装置2とを備えている。医療用マニピュレータ1は医療用台車3を備えており、移動可能に構成されている。遠隔操作装置2は、医療用マニピュレータ1から離間した位置に配置されており、医療用マニピュレータ1は、遠隔操作装置2により遠隔操作されるように構成されている。術者は、医療用マニピュレータ1に所望の動作を行わせるための指令を遠隔操作装置2に入力する。遠隔操作装置2は、入力された指令を医療用マニピュレータ1に送信する。医療用マニピュレータ1は、受信した指令に基づいて動作する。また、医療用マニピュレータ1は、滅菌された滅菌野である手術室内に配置されている。なお、外科手術システム100は、特許請求の範囲の「手術支援システム」の一例である。 The configuration of a surgical system 100 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 19. FIG. A surgical operation system 100 includes a medical manipulator 1 that is a patient P-side device and a remote control device 2 that is an operator-side device for operating the medical manipulator 1 . The medical manipulator 1 has a medical cart 3 and is configured to be movable. The remote control device 2 is arranged at a position separated from the medical manipulator 1 , and the medical manipulator 1 is configured to be remotely controlled by the remote control device 2 . The operator inputs a command to the remote control device 2 to cause the medical manipulator 1 to perform a desired operation. The remote control device 2 transmits the input command to the medical manipulator 1 . The medical manipulator 1 operates based on the received commands. Moreover, the medical manipulator 1 is arranged in the operating room, which is a sterile sterile field. The surgical operation system 100 is an example of a "surgery support system" in the scope of claims.

遠隔操作装置2は、たとえば、手術室の中または手術室の外に配置されている。遠隔操作装置2は、操作用マニピュレータアーム21と、操作ペダル22と、タッチパネル23と、モニタ24と、支持アーム25と、支持バー26とを含む。操作用マニピュレータアーム21は、術者が指令を入力するための操作用のハンドルを構成する。操作用マニピュレータアーム21は、医療器具4に対する操作量を受け付ける。モニタ24は、内視鏡により撮影された画像を表示するスコープ型表示装置である。支持アーム25は、モニタ24の高さを術者の顔の高さに合わせるようにモニタ24を支持する。タッチパネル23は、支持バー26に配置されている。モニタ24近傍に設けられた図示しないセンサにより術者の頭部を検知することにより医療用マニピュレータ1は遠隔操作装置2による操作が可能になる。術者は、モニタ24により患部を視認しながら、操作用マニピュレータアーム21および操作ペダル22を操作する。これにより、遠隔操作装置2に指令が入力される。遠隔操作装置2に入力された指令は、医療用マニピュレータ1に送信される。なお、操作用マニピュレータアーム21は、特許請求の範囲の「操作部」の一例である。 The remote control device 2 is arranged, for example, inside the operating room or outside the operating room. The remote control device 2 includes an operating manipulator arm 21 , an operating pedal 22 , a touch panel 23 , a monitor 24 , a support arm 25 and a support bar 26 . The operating manipulator arm 21 constitutes an operating handle for the operator to input commands. The operating manipulator arm 21 receives an amount of operation for the medical instrument 4 . The monitor 24 is a scope-type display device that displays images captured by the endoscope. The support arm 25 supports the monitor 24 so that the height of the monitor 24 matches the height of the operator's face. The touch panel 23 is arranged on the support bar 26 . A sensor (not shown) provided near the monitor 24 detects the operator's head, thereby enabling the medical manipulator 1 to be operated by the remote control device 2 . The operator operates the operating manipulator arm 21 and the operating pedal 22 while viewing the affected area on the monitor 24 . Accordingly, a command is input to the remote control device 2 . A command input to the remote control device 2 is transmitted to the medical manipulator 1 . In addition, the manipulator arm 21 for operation is an example of the "operation part" of a claim.

医療用台車3には、医療用マニピュレータ1の動作を制御する制御部31と、医療用マニピュレータ1の動作を制御するためのプログラムなどが記憶される記憶部32とが設けられている。そして、遠隔操作装置2に入力された指令に基づいて、医療用台車3の制御部31は、医療用マニピュレータ1の動作を制御する。 The medical trolley 3 is provided with a control section 31 that controls the operation of the medical manipulator 1 and a storage section 32 that stores a program for controlling the operation of the medical manipulator 1 and the like. The controller 31 of the medical trolley 3 controls the operation of the medical manipulator 1 based on the command input to the remote control device 2 .

また、医療用台車3には、入力装置33が設けられている。入力装置33は、主に施術前に手術の準備を行うために、ポジショナ40、アームベース50、および、複数のアーム60の移動や姿勢の変更の操作を受け付けるように構成されている。 An input device 33 is also provided on the medical cart 3 . The input device 33 is configured to receive operations for moving and changing postures of the positioner 40, the arm base 50, and the plurality of arms 60, mainly for preparing for surgery before surgery.

図1および図2に示す医療用マニピュレータ1は、手術室内に配置されている。医療用マニピュレータ1は、医療用台車3と、ポジショナ40と、アームベース50と、複数のアーム60とを備えている。アームベース50は、ポジショナ40の先端に取り付けられている。アームベース50は、比較的長い棒形状(長尺形状)を有する。また、複数のアーム60は、各々のアーム60の根元部が、アームベース50に取り付けられている。複数のアーム60は、折り畳まれた姿勢(収納姿勢)をとることが可能に構成されている。アームベース50と、複数のアーム60とは、図示しない滅菌ドレープにより覆われて使用される。 The medical manipulator 1 shown in FIGS. 1 and 2 is arranged in an operating room. The medical manipulator 1 includes a medical cart 3 , a positioner 40 , an arm base 50 and a plurality of arms 60 . Arm base 50 is attached to the tip of positioner 40 . The arm base 50 has a relatively long rod shape (elongated shape). Further, the plurality of arms 60 are attached to the arm base 50 at the root portion of each arm 60 . The plurality of arms 60 are configured to be able to take a folded posture (storage posture). The arm base 50 and the plurality of arms 60 are used while being covered with a sterile drape (not shown).

ポジショナ40は、たとえば、7軸多関節ロボットにより構成されている。また、ポジショナ40は、医療用台車3上に配置されている。ポジショナ40は、アームベース50を移動させる。具体的には、ポジショナ40は、アームベース50の位置を3次元に移動させるように構成されている。 The positioner 40 is configured by, for example, a 7-axis articulated robot. Also, the positioner 40 is arranged on the medical cart 3 . Positioner 40 moves arm base 50 . Specifically, the positioner 40 is configured to move the position of the arm base 50 three-dimensionally.

また、ポジショナ40は、ベース部41と、ベース部41に連結された複数のリンク部42とを含む。複数のリンク部42同士は、関節部43により連結されている。 The positioner 40 also includes a base portion 41 and a plurality of link portions 42 connected to the base portion 41 . The plurality of link portions 42 are connected by joint portions 43 .

図1に示すように、複数のアーム60の各々の先端には、医療器具4が取り付けられている。医療器具4は、たとえば、取り換え可能なインストゥルメント、内視鏡6(図6参照)などを含む。 As shown in FIG. 1, the medical device 4 is attached to the tip of each of the arms 60 . Medical instruments 4 include, for example, replaceable instruments, endoscopes 6 (see FIG. 6), and the like.

図3に示すように、インストゥルメントには、アーム60のホルダ71に設けられたサーボモータM2によって駆動される被駆動ユニット4aが設けられている。また、インストゥルメントの先端には、鉗子4b(エンドエフェクタ)が設けられている。 As shown in FIG. 3, the instrument is provided with a driven unit 4a that is driven by a servomotor M2 provided in a holder 71 of an arm 60. As shown in FIG. A forceps 4b (end effector) is provided at the tip of the instrument.

また、図4に示すように、インストゥルメントは、鉗子4bを第1軸A1について回転可能に支持する第1支持体4eと、第1支持体4eを第2軸A2について回転可能に支持する第2支持体4fと、第2支持体4fに接続されるシャフト4cとを含む。被駆動ユニット4aと、シャフト4cと、第2支持体4fと、第1支持体4eと、鉗子4bとは、Z方向に沿って配置されている。 Also, as shown in FIG. 4, the instrument includes a first support 4e that supports the forceps 4b rotatably about the first axis A1, and a first support 4e that supports the first support 4e rotatably about the second axis A2. It includes a second support 4f and a shaft 4c connected to the second support 4f. The driven unit 4a, the shaft 4c, the second support 4f, the first support 4e, and the forceps 4b are arranged along the Z direction.

第1支持体4eには、第1軸A1の回転軸線R1周りに回転するように鉗子4bが取り付けられている。また、第2支持体4fは、第1支持体4eを第2軸A2について回転可能に支持している。つまり、第2支持体4fには、第2軸A2の回転軸線R2周りに回転するように第1支持体4eが取り付けられている。また、第1支持体4eの先端側(Z1方向側)の部分は、U字形状を有している。第1支持体4eのU字形状の先端側の部分の回転軸線R1方向における中央部にツールセンタポイント(TCP1、クレビス)が設定されている。 A forceps 4b is attached to the first support 4e so as to rotate about the rotation axis R1 of the first axis A1. Further, the second support 4f supports the first support 4e rotatably about the second axis A2. That is, the first support 4e is attached to the second support 4f so as to rotate about the rotation axis R2 of the second axis A2. Further, the tip side (Z1 direction side) portion of the first support 4e has a U shape. A tool center point (TCP1, clevis) is set at the central portion of the U-shaped tip side portion of the first support 4e in the direction of the rotation axis R1.

また、図6に示すように、内視鏡6のTCP2は、内視鏡6の先端に設定されている。 Further, as shown in FIG. 6 , the TCP 2 of the endoscope 6 is set at the distal end of the endoscope 6 .

次に、アーム60の構成について詳細に説明する。 Next, the configuration of arm 60 will be described in detail.

図3に示すように、アーム60は、アーム部61(ベース部62、リンク部63、関節部64)と、アーム部61の先端に設けられる並進移動機構部70とを含む。アーム60は、アーム60の根元側(アームベース50)に対して先端側を3次元に移動させるように構成されている。なお、複数のアーム60は、互いに同様の構成を有する。 As shown in FIG. 3 , arm 60 includes arm portion 61 (base portion 62 , link portion 63 , joint portion 64 ) and translation mechanism portion 70 provided at the tip of arm portion 61 . The arm 60 is configured to three-dimensionally move the tip side with respect to the root side of the arm 60 (arm base 50). In addition, the plurality of arms 60 have the same configuration as each other.

並進移動機構部70は、アーム部61の先端側に設けられるとともに医療器具4が取り付けられている。また、並進移動機構部70は、医療器具4を患者Pに挿入する方向に並進移動させる。また、並進移動機構部70は、医療器具4をアーム部61に対して相対的に並進移動させるように構成されている。具体的には、並進移動機構部70には、医療器具4を保持するホルダ71が設けられている。ホルダ71には、サーボモータM2(図10参照)が収容されている。サーボモータM2は、医療器具4の被駆動ユニット4aに設けられた回転体を回転させるように構成されている。被駆動ユニット4aの回転体が回転されることにより、鉗子4bが動作される。 The translational movement mechanism section 70 is provided on the distal end side of the arm section 61 and has the medical instrument 4 attached thereto. Further, the translational movement mechanism section 70 translates the medical device 4 in the direction of insertion into the patient P. As shown in FIG. Further, the translational movement mechanism section 70 is configured to relatively translate the medical device 4 with respect to the arm section 61 . Specifically, the translational movement mechanism section 70 is provided with a holder 71 that holds the medical instrument 4 . The holder 71 accommodates a servo motor M2 (see FIG. 10). The servo motor M2 is configured to rotate a rotating body provided in the driven unit 4a of the medical instrument 4. As shown in FIG. The forceps 4b are operated by rotating the rotating body of the driven unit 4a.

アーム部61は、7軸多関節ロボットアームから構成されている。また、アーム部61は、アーム部61をアームベース50に取り付けるためのベース部62と、ベース部62に連結された複数のリンク部63とを含む。複数のリンク部63同士は、関節部64により連結されている。 The arm section 61 is composed of a 7-axis articulated robot arm. Arm portion 61 also includes a base portion 62 for attaching arm portion 61 to arm base 50 and a plurality of link portions 63 connected to base portion 62 . The plurality of link portions 63 are connected by joint portions 64 .

並進移動機構部70は、ホルダ71をZ方向に沿って並進移動させることにより、ホルダ71に取り付けられた医療器具4をZ方向(シャフト4cが延びる方向)に沿って並進移動させるように構成されている。具体的には、並進移動機構部70は、アーム部61の先端に接続される基端側リンク部72と、先端側リンク部73と、基端側リンク部72と先端側リンク部73との間に設けられる連結リンク部74とを含む。また、ホルダ71は、先端側リンク部73に設けられている。 The translational movement mechanism 70 is configured to translate the medical device 4 attached to the holder 71 along the Z direction (the direction in which the shaft 4c extends) by translating the holder 71 along the Z direction. ing. Specifically, the translational movement mechanism section 70 includes a proximal side link section 72 connected to the distal end of the arm section 61 , a distal side link section 73 , and a joint between the proximal side link section 72 and the distal side link section 73 . and a connecting link portion 74 provided therebetween. Further, the holder 71 is provided on the tip side link portion 73 .

そして、並進移動機構部70の連結リンク部74は、基端側リンク部72に対して、先端側リンク部73を、Z方向に沿って相対的に移動させる倍速機構として構成されている。また、基端側リンク部72に対して先端側リンク部73がZ方向に沿って相対的に移動されることにより、ホルダ71に設けられた医療器具4が、Z方向に沿って並進移動するように構成されている。また、アーム部61の先端は、基端側リンク部72を、Z方向に直交するX方向を軸として回動させるように基端側リンク部72に接続されている。 The connecting link portion 74 of the translational movement mechanism portion 70 is configured as a double-speed mechanism that relatively moves the distal side link portion 73 along the Z direction with respect to the proximal side link portion 72 . In addition, the medical device 4 provided on the holder 71 translates along the Z direction by moving the distal link portion 73 relative to the proximal link portion 72 along the Z direction. is configured as Further, the distal end of the arm portion 61 is connected to the proximal side link portion 72 so as to rotate the proximal side link portion 72 about the X direction orthogonal to the Z direction.

また、図5に示すように、医療用マニピュレータ1は、アーム60に取り付けられ、アーム60を操作する操作部80を備えている。操作部80は、イネーブルスイッチ81と、ジョイスティック82とスイッチ部83とを含む。イネーブルスイッチ81は、ジョイスティック82およびスイッチ部83によるアーム60の移動を許可または不許可とする。また、イネーブルスイッチ81は、操作者(看護師、助手など)が操作部80を把持して押下されることによりアーム60による医療器具4の移動を許可する状態となる。 Further, as shown in FIG. 5 , the medical manipulator 1 includes an operating section 80 attached to the arm 60 for operating the arm 60 . The operating section 80 includes an enable switch 81 , a joystick 82 and a switch section 83 . Enable switch 81 permits or disallows movement of arm 60 by joystick 82 and switch unit 83 . When the operator (nurse, assistant, etc.) grips the operation unit 80 and presses the enable switch 81 , the enable switch 81 permits movement of the medical instrument 4 by the arm 60 .

また、スイッチ部83は、医療器具4の長手方向に沿った医療器具4を患者Pに挿入する方向側に医療器具4を移動させるスイッチ部83aと、医療器具4を患者Pに挿入する方向と反対側に医療器具4を移動させるスイッチ部83bとを含む。スイッチ部83aとスイッチ部83bとは、共に、押しボタンスイッチから構成されている。 The switch unit 83 includes a switch unit 83a for moving the medical device 4 in the direction in which the medical device 4 is inserted into the patient P along the longitudinal direction of the medical device 4, and a direction in which the medical device 4 is inserted into the patient P. and a switch portion 83b for moving the medical instrument 4 on the opposite side. Both the switch section 83a and the switch section 83b are configured by push button switches.

また、図5に示すように、操作部80は、アーム60に取り付けられた医療器具4の移動の支点(図9参照)となるピボット位置PPを教示するピボットボタン85を含む。ピボットボタン85は、操作部80の面80bに、イネーブルスイッチ81に隣り合うように設けられている。そして、内視鏡6(図6参照)またはピボット位置教示器具7(図7)の先端が、患者Pの体表面Sに挿入されたトロカールTの挿入位置に対応する位置まで移動された状態で、ピボットボタン85が押下されることによりピボット位置PPが教示され、記憶部32に記憶される。なお、ピボット位置PPの教示において、ピボット位置PPは、1つの点(座標)として設定され、ピボット位置PPの教示は、医療器具4の方向を設定するものではない。 Further, as shown in FIG. 5, the operation section 80 includes a pivot button 85 for teaching a pivot position PP, which is a fulcrum of movement of the medical instrument 4 attached to the arm 60 (see FIG. 9). The pivot button 85 is provided adjacent to the enable switch 81 on the surface 80 b of the operation unit 80 . Then, the endoscope 6 (see FIG. 6) or the tip of the pivot position teaching instrument 7 (FIG. 7) is moved to a position corresponding to the insertion position of the trocar T inserted into the body surface S of the patient P. , the pivot button 85 is pushed, the pivot position PP is taught and stored in the storage unit 32 . In teaching the pivot position PP, the pivot position PP is set as one point (coordinates), and the teaching of the pivot position PP does not set the direction of the medical instrument 4 .

また、図1に示すように、複数のアーム60のうちの一つのアーム60(たとえば、アーム60b)には内視鏡6が取り付けられ、残りのアーム60(たとえば、アーム60a、60cおよび60d)には、内視鏡6以外の医療器具4が取り付けられる。具体的には、手術において、4つのアーム60のうちの1つのアーム60に内視鏡6が取り付けられ、3つのアーム60に内視鏡6以外の医療器具4(鉗子4bなど)が取り付けられる。そして、内視鏡6が取り付けられているアーム60に対して、内視鏡6が取り付けられた状態でピボット位置PP2(図19参照)が教示される。また、内視鏡6以外の医療器具4が取り付けられるアーム60に対して、ピボット位置教示器具7が取り付けられた状態でピボット位置PP1(図17参照)が教示される。なお、内視鏡6は、互いに隣り合うように配置されている4つのアーム60のうちの、中央に配置される2つのアーム60(アーム60bおよび60c)のうちのいずれかに取り付けられる。すなわち、ピボット位置PPは、複数のアーム60毎に個別に設定される。なお、アーム60a、アーム60cおよびアーム60dは、特許請求の範囲の「第1アーム」の一例である。また、アーム60bは、特許請求の範囲の「第2アーム」の一例である。 Also, as shown in FIG. 1, the endoscope 6 is attached to one arm 60 (for example, arm 60b) of the plurality of arms 60, and the remaining arms 60 (for example, arms 60a, 60c and 60d) are attached. is attached with a medical instrument 4 other than the endoscope 6 . Specifically, in surgery, the endoscope 6 is attached to one arm 60 of the four arms 60, and the medical instruments 4 (such as the forceps 4b) other than the endoscope 6 are attached to the three arms 60. . Then, the pivot position PP2 (see FIG. 19) is taught with the endoscope 6 attached to the arm 60 to which the endoscope 6 is attached. Also, the pivot position PP1 (see FIG. 17) is taught with the pivot position teaching instrument 7 attached to the arm 60 to which the medical instrument 4 other than the endoscope 6 is attached. Note that the endoscope 6 is attached to one of the two centrally arranged arms 60 (arms 60b and 60c) of the four arms 60 arranged adjacent to each other. That is, the pivot position PP is set individually for each of the multiple arms 60 . The arms 60a, 60c and 60d are examples of the "first arm" in the claims. Also, the arm 60b is an example of a "second arm" in the scope of claims.

また、図5に示すように、操作部80の面80bには、アーム60の位置を最適化するためのアジャストメントボタン86が設けられている。内視鏡6が取り付けられたアーム60に対するピボット位置PPの教示後、アジャストメントボタン86が押下さえることにより、他のアーム60(アームベース50)の位置が最適化される。 Further, as shown in FIG. 5, an adjustment button 86 for optimizing the position of the arm 60 is provided on the surface 80b of the operation portion 80. As shown in FIG. After teaching the pivot position PP for the arm 60 to which the endoscope 6 is attached, the position of the other arm 60 (arm base 50) is optimized by pressing the adjustment button 86.

また、図5に示すように、操作部80は、アーム60に取り付けられた医療器具4を並進移動(図8参照)させるモードと、回転移動(図9参照)させるモードとを切り替えるモード切替ボタン84を含む。また、モード切替ボタン84の近傍には、モードインジケータ84aが設けられている。モードインジケータ84aは、切り替えられたモードを表示する。具体的には、モードインジケータ84aが点灯(回転移動モード)または消灯(並進移動モード)されることにより、現在のモード(並進移動モードまたは回転移動モード)が表示される。 Further, as shown in FIG. 5, the operation unit 80 has a mode switching button for switching between a mode of translational movement (see FIG. 8) and a mode of rotational movement (see FIG. 9) of the medical instrument 4 attached to the arm 60. Including 84. A mode indicator 84 a is provided near the mode switching button 84 . A mode indicator 84a displays the switched mode. Specifically, the current mode (translational movement mode or rotational movement mode) is displayed by turning on (rotational movement mode) or turning off (translational movement mode) the mode indicator 84a.

また、モードインジケータ84aは、ピボット位置PPが教示されたことを表示するピボット位置インジケータを兼ねている。 The mode indicator 84a also serves as a pivot position indicator that indicates that the pivot position PP has been taught.

図8に示すように、アーム60を並進移動させるモードでは、医療器具4の先端4dが、X-Y平面上において移動するように、アーム60が移動される。また、図9に示すように、アーム60を回転移動させるモードでは、ピボット位置PPが教示されていない時は、鉗子4bを中心に回転移動し、ピボット位置PPが教示されている時は、ピボット位置PPを支点として医療器具4が回転移動するように、アーム60が移動される。なお、医療器具4のシャフト4cがトロカールTに挿入された状態で、医療器具4が回転移動される。 As shown in FIG. 8, in the mode of translational movement of the arm 60, the arm 60 is moved such that the tip 4d of the medical instrument 4 moves on the XY plane. Further, as shown in FIG. 9, in the mode of rotating the arm 60, when the pivot position PP is not taught, the arm 60 rotates about the forceps 4b, and when the pivot position PP is taught, the pivot The arm 60 is moved so that the medical device 4 rotates about the position PP. The medical instrument 4 is rotated while the shaft 4c of the medical instrument 4 is inserted into the trocar T. As shown in FIG.

また、図10に示すように、アーム60には、アーム部61の複数の関節部64に対応するように、複数のサーボモータM1と、エンコーダE1と、減速機(図示せず)とが設けられている。エンコーダE1は、サーボモータM1の回転角を検出するように構成されている。減速機は、サーボモータM1の回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。 Further, as shown in FIG. 10, the arm 60 is provided with a plurality of servo motors M1, an encoder E1, and a speed reducer (not shown) so as to correspond to the plurality of joints 64 of the arm portion 61. It is The encoder E1 is configured to detect the rotation angle of the servomotor M1. The speed reducer is configured to slow down the rotation of the servomotor M1 and increase the torque.

また、図10に示すように、並進移動機構部70には、医療器具4の被駆動ユニット4aに設けられた回転体を回転させるためのサーボモータM2と、医療器具4を並進移動させるためのサーボモータM3と、エンコーダE2およびエンコーダE3と、減速機(図示せず)とが設けられている。エンコーダE2およびエンコーダE3は、それぞれ、サーボモータM2およびサーボモータM3の回転角を検出するように構成されている。減速機は、サーボモータM2およびサーボモータM3の回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。 Further, as shown in FIG. 10, the translational movement mechanism section 70 includes a servo motor M2 for rotating a rotating body provided in the driven unit 4a of the medical instrument 4, and a motor for translating the medical instrument 4. A servomotor M3, encoders E2 and E3, and a speed reducer (not shown) are provided. Encoder E2 and encoder E3 are configured to detect the rotation angles of servo motor M2 and servo motor M3, respectively. The speed reducer is configured to slow down the rotation of the servomotors M2 and M3 to increase the torque.

また、ポジショナ40には、ポジショナ40の複数の関節部43に対応するように、複数のサーボモータM4と、エンコーダE4と、減速機(図示せず)とが設けられている。エンコーダE4は、サーボモータM4の回転角を検出するように構成されている。減速機は、サーボモータM4の回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。 Further, the positioner 40 is provided with a plurality of servomotors M4, an encoder E4, and a speed reducer (not shown) so as to correspond to the plurality of joints 43 of the positioner 40. As shown in FIG. The encoder E4 is configured to detect the rotation angle of the servomotor M4. The speed reducer is configured to slow down the rotation of the servo motor M4 and increase the torque.

また、医療用台車3には、医療用台車3の複数の前輪(図示せず)の各々を駆動するサーボモータM5と、エンコーダE5と、減速機(図示せず)とが設けられている。エンコーダE5は、サーボモータM5の回転角を検出するように構成されている。減速機は、サーボモータM5の回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。 The medical cart 3 is also provided with a servomotor M5 for driving each of a plurality of front wheels (not shown) of the medical cart 3, an encoder E5, and a speed reducer (not shown). The encoder E5 is configured to detect the rotation angle of the servomotor M5. The speed reducer is configured to slow down the rotation of the servo motor M5 and increase the torque.

医療用台車3の制御部31は、指令に基づいて複数のアーム60の移動を制御するアーム制御部31aと、指令に基づいてポジショナ40の移動および医療用台車3の前輪(図示せず)の駆動を制御するポジショナ制御部31bとを含む。アーム制御部31aには、アーム60を駆動するためのサーボモータM1を制御するためのサーボ制御部C1が電気的に接続されている。また、サーボ制御部C1には、サーボモータM1の回転角を検出するためのエンコーダE1が電気的に接続されている。 The control unit 31 of the medical cart 3 includes an arm control unit 31a that controls movement of the plurality of arms 60 based on commands, and a positioner 40 that moves and controls the front wheels (not shown) of the medical cart 3 based on commands. and a positioner control unit 31b for controlling the drive. A servo control unit C1 for controlling a servo motor M1 for driving the arm 60 is electrically connected to the arm control unit 31a. An encoder E1 for detecting the rotation angle of the servomotor M1 is electrically connected to the servo control unit C1.

また、アーム制御部31aには、医療器具4を駆動するためのサーボモータM2を制御するためのサーボ制御部C2が電気的に接続されている。また、サーボ制御部C2には、サーボモータM2の回転角を検出するためのエンコーダE2が電気的に接続されている。また、アーム制御部31aには、並進移動機構部70を並進移動するためのサーボモータM3を制御するためのサーボ制御部C3が電気的に接続されている。また、サーボ制御部C3には、サーボモータM3の回転角を検出するためのエンコーダE3が電気的に接続されている。 A servo control unit C2 for controlling a servo motor M2 for driving the medical device 4 is electrically connected to the arm control unit 31a. An encoder E2 for detecting the rotation angle of the servomotor M2 is electrically connected to the servo control unit C2. A servo control section C3 for controlling a servo motor M3 for translating the translational movement mechanism section 70 is electrically connected to the arm control section 31a. An encoder E3 for detecting the rotation angle of the servomotor M3 is electrically connected to the servo control unit C3.

そして、遠隔操作装置2に入力された動作指令が、アーム制御部31aに入力される。アーム制御部31aは、入力された動作指令と、エンコーダE1(E2、E3)により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、位置指令をサーボ制御部C1(C2、C2)に出力する。サーボ制御部C1(C2、C3)は、アーム制御部31aから入力された位置指令と、エンコーダE1(E2、E3)により検出された回転角とに基づいて、トルク指令を生成するとともに、トルク指令をサーボモータM1(M2、M3)に出力する。これにより、遠隔操作装置2に入力された動作指令に沿うように、アーム60が移動される。 Then, the operation command input to the remote control device 2 is input to the arm control section 31a. The arm control unit 31a generates a position command based on the input motion command and the rotation angle detected by the encoder E1 (E2, E3), and sends the position command to the servo control unit C1 (C2, C2). Output. The servo control unit C1 (C2, C3) generates a torque command based on the position command input from the arm control unit 31a and the rotation angle detected by the encoder E1 (E2, E3). is output to the servo motor M1 (M2, M3). As a result, the arm 60 is moved according to the operation command input to the remote control device 2 .

また、制御部31は、操作用マニピュレータアーム21によって受けられた医療器具4の操作量をスケーリングして実際に医療器具4を動作させる際の操作量である実操作量を演算する。ここで、「スケーリング」とは、ユーザ(術者)が操作用マニピュレータアーム21を操作した操作量に対して、ある比率(スケーリングの倍率)を乗算した分だけ、医療器具4の先端側の部分(本実施形態では、ツールセンタポイント:TCP)を移動させることを意味する。たとえば、図11に示すように、術者の操作量が「2」である場合に、医療器具4の先端側の部分を「1」だけ移動させるとき(図11の倍率1:2)、スケーリングの倍率は、0.5となる。なお、ツールセンタポイント(TCP)は、特許請求の範囲の「先端側部分」の一例である。 Further, the control unit 31 scales the amount of operation of the medical instrument 4 received by the operating manipulator arm 21 to calculate the actual amount of operation, which is the amount of operation when the medical instrument 4 is actually operated. Here, “scaling” means that the amount of operation of the manipulator arm 21 operated by the user (operator) is multiplied by a certain ratio (magnification of scaling), and the portion on the distal end side of the medical instrument 4 is increased. (In this embodiment, the tool center point: TCP). For example, as shown in FIG. 11, when the operation amount of the operator is "2" and the tip side portion of the medical instrument 4 is moved by "1" (magnification 1:2 in FIG. 11), scaling is 0.5. Note that the tool center point (TCP) is an example of the "tip side portion" in the claims.

ここで、本実施形態では、図11に示すように、制御部31は、医療器具4のTCPが医療器具4を移動させる際の支点となる位置であるピボット位置PPに近づくにつれて、操作量に対するTCPの移動量が小さくなるようにスケーリングの倍率を小さくする。具体的には、制御部31は、TCPがピボット位置PPに近づくにつれてスケーリングの倍率が小さくなるようにスケーリングの倍率を動的に変化させる。言い換えると、スケーリングの倍率は、医療器具4のTCPがピボット位置PPに近づくにつれてリアルタイムで(連続的に)小さくなる。 Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 11, the controller 31 controls the operation amount as the TCP of the medical device 4 approaches the pivot position PP, which is the fulcrum position when the medical device 4 is moved. Decrease the scaling factor so that the amount of TCP movement is small. Specifically, the control unit 31 dynamically changes the scaling factor so that the scaling factor becomes smaller as the TCP approaches the pivot position PP. In other words, the scaling factor decreases in real time (continuously) as the TCP of the medical device 4 approaches the pivot position PP.

また、本実施形態では、図11および図12に示すように、鉗子4bのTCP1と鉗子4b用のピボット位置PP1との間の距離L1(図17、図18参照)に応じて変更される鉗子4b用のスケーリングの倍率と、内視鏡6のTCP2と内視鏡用のピボット位置PP2との間の距離L2(図19参照)に応じて変更される内視鏡用のスケーリングの倍率とは互いに独立して設定される。なお、以下では、鉗子4bのTCP1と内視鏡6のTCP2とをまとめでTCPと記載する場合がある。また、鉗子4b用のピボット位置PP1と内視鏡用のピボット位置PP2とをまとめてピボット位置PPと記載する場合がある。また、鉗子4bのTCP1と鉗子4b用のピボット位置PP1との間の距離L1と、内視鏡6のTCP2と内視鏡用のピボット位置PP2との間の距離L2とをまとめて距離Lと記載する場合がる。また、距離L1および距離L2は、特許請求の範囲の「離間距離」の一例である。 Further, in the present embodiment, as shown in FIGS. 11 and 12, forceps that are changed according to the distance L1 (see FIGS. 17 and 18) between the TCP1 of the forceps 4b and the pivot position PP1 for the forceps 4b. 4b and the scaling factor for the endoscope that changes according to the distance L2 (see FIG. 19) between the TCP2 of the endoscope 6 and the pivot position PP2 for the endoscope. set independently of each other. In the following description, the TCP1 of the forceps 4b and the TCP2 of the endoscope 6 may be collectively referred to as TCP. Also, the pivot position PP1 for the forceps 4b and the pivot position PP2 for the endoscope may be collectively referred to as the pivot position PP. Further, the distance L1 between the TCP1 of the forceps 4b and the pivot position PP1 for the forceps 4b and the distance L2 between the TCP2 of the endoscope 6 and the pivot position PP2 for the endoscope are collectively referred to as the distance L. There are cases where it is described. Also, the distance L1 and the distance L2 are examples of the "separation distance" in the claims.

具体的には、本実施形態では、図11に示すように、鉗子4b用のスケーリングの倍率は、予めユーザ(術者)に選択可能に複数設けられている。たとえば、鉗子4b用のスケーリングの倍率は、1:1.5(=0.667)、1:2(=0.5)、および、1:3(=0.333)の3種類が設けられており、術者は、3種類のうちのいずれかのスケーリングの倍率を選択する。また、スケーリングの倍率の選択は、遠隔操作装置2において行われる。 Specifically, in the present embodiment, as shown in FIG. 11, a plurality of scaling magnifications for the forceps 4b are provided in advance so that the user (operator) can select them. For example, there are three types of scaling factors for the forceps 4b: 1:1.5 (=0.667), 1:2 (=0.5), and 1:3 (=0.333). , and the operator selects one of three scaling factors. Also, the selection of the scaling factor is performed in the remote control device 2 .

なお、図12に示すように、内視鏡6用のスケーリングの倍率は、たとえば、1:3(=0.333)の1種類のみ設けられている。 Note that, as shown in FIG. 12, only one type of scaling factor, for example, 1:3 (=0.333), is provided for the endoscope 6 .

また、本実施形態では、制御部31は、鉗子4bのTCP1とピボット位置PP1との間の距離L1が第1距離L14以下である場合にスケーリングの倍率を小さくする。また、制御部31は、内視鏡6のTCP2とピボット位置PP2との間の距離L2が第1距離L22以下である場合にスケーリングの倍率を小さくする。たとえば、鉗子4bが設けられるアーム60では、第1距離L14は、100mmである。また、内視鏡6が設けられるアーム60では、第1距離L22は、50mmである。 Further, in the present embodiment, the control unit 31 reduces the scaling factor when the distance L1 between the TCP1 of the forceps 4b and the pivot position PP1 is equal to or less than the first distance L14. Further, the control unit 31 reduces the scaling factor when the distance L2 between the TCP2 of the endoscope 6 and the pivot position PP2 is equal to or less than the first distance L22. For example, in the arm 60 on which the forceps 4b are provided, the first distance L14 is 100mm. Moreover, in the arm 60 on which the endoscope 6 is provided, the first distance L22 is 50 mm.

また、本実施形態では、制御部31は、鉗子4bのTCP1とピボット位置PP1との間の距離L1が第1距離L14よりも小さい第2距離L11未満である場合に、スケーリングの倍率を一定にする。また、制御部31は、内視鏡6のTCP2とピボット位置PP2との間の距離L2が第1距離L22よりも小さい第2距離L21未満である場合に、スケーリングの倍率を一定にする。たとえば、第2距離L11(L21)は、10mmである。また、一定にされるスケーリングの倍率は、鉗子4bおよび内視鏡6共に、1:5(=0.2)である。 Further, in the present embodiment, when the distance L1 between the TCP1 of the forceps 4b and the pivot position PP1 is less than the second distance L11, which is smaller than the first distance L14, the control unit 31 keeps the scaling factor constant. do. Further, the control unit 31 keeps the scaling factor constant when the distance L2 between the TCP2 of the endoscope 6 and the pivot position PP2 is less than a second distance L21 that is smaller than the first distance L22. For example, the second distance L11 (L21) is 10 mm. Also, the constant scaling magnification is 1:5 (=0.2) for both the forceps 4b and the endoscope 6. FIG.

また、本実施形態では、図11および図12に示すように、制御部31は、医療器具4のTCPとピボット位置PPとの間の距離Lに基づいて、各スケーリングの倍率の間を線形補完することにより、距離Lに対応するスケーリングの倍率を取得する。たとえば、鉗子4bの場合において、鉗子4bのTCP1とピボット位置PP1との間の距離L1がL14の時のスケーリングの倍率が0.667であり、距離がL13の時のスケーリングの倍率が0.5であり、距離がL12の時のスケーリングの倍率が0.333であるとする。そして、現在の、鉗子4bのTCP1とピボット位置PP1との間の距離L1が、L15(L13<L15<L14)である場合、制御部31は、座標(L14、0.667)と、座標(L13、0.5)とを結ぶ線分に基づいて線形補完することにより、L15に対応する倍率K(0.5<K<0.667)を算出する。なお、内視鏡6についても、線形補完の方法は同様である。 Further, in this embodiment, as shown in FIGS. 11 and 12, the control unit 31 linearly interpolates between the magnifications of each scaling based on the distance L between the TCP of the medical device 4 and the pivot position PP. By doing so, the scaling factor corresponding to the distance L is obtained. For example, in the case of the forceps 4b, the scaling factor is 0.667 when the distance L1 between the TCP1 of the forceps 4b and the pivot position PP1 is L14, and the scaling factor is 0.5 when the distance is L13. and the scaling factor when the distance is L12 is 0.333. Then, when the current distance L1 between the TCP1 of the forceps 4b and the pivot position PP1 is L15 (L13<L15<L14), the control unit 31 sets the coordinates (L14, 0.667) and the coordinates ( L13, 0.5) is linearly interpolated based on the line segment connecting L13, 0.5) to calculate a magnification K (0.5<K<0.667) corresponding to L15. Note that the linear interpolation method is the same for the endoscope 6 as well.

また、本実施形態では、制御部31は、術者によって予め選択されたスケーリングの倍率に対応する移動量を超えない範囲でスケーリングの倍率を動的に変化させる。すなわち、術者が予め鉗子4bに対するスケーリングの倍率のうち、1:2(=0.5)を選択していたとする。この場合において、距離L1が、L13を超えた場合でも、スケーリングの倍率は、1:2(=0.5)を超えることはない。つまり、術者が予め選択した倍率以下の範囲で、スケーリングの倍率が変化する。なお、内視鏡6に対するスケーリングの倍率は、1つ(1:3)であり、距離L2が、L22を超えた場合でも、スケーリングの倍率は、1:3を超えることはない。 Further, in the present embodiment, the control unit 31 dynamically changes the scaling magnification within a range not exceeding the movement amount corresponding to the scaling magnification selected in advance by the operator. That is, it is assumed that the operator has previously selected 1:2 (=0.5) among the scaling factors for the forceps 4b. In this case, even if the distance L1 exceeds L13, the scaling factor does not exceed 1:2 (=0.5). That is, the magnification of scaling changes within a range equal to or less than the magnification previously selected by the operator. Note that the scaling factor for the endoscope 6 is one (1:3), and even if the distance L2 exceeds L22, the scaling factor does not exceed 1:3.

また、アーム60は、鉗子4bが取り付けられる複数のアーム60a、60cおよび60dと、内視鏡6が取り付けられる1つのアーム60bとを含む。ここで、術者が、遠隔操作装置2の操作ペダル22を操作(踏む)ことにより、操作用マニピュレータアーム21によって操作されるアーム60a~60dが選択される。たとえば、鉗子4bが取り付けられる複数のアーム60a、60cおよび60dのうちの2つが、操作用マニピュレータアーム21によって操作されるアーム60として選択される。また、内視鏡6が取り付けられる1つのアーム60bが、操作用マニピュレータアーム21によって操作されるアーム60として選択される。 Arm 60 also includes a plurality of arms 60a, 60c and 60d to which forceps 4b are attached and one arm 60b to which endoscope 6 is attached. Here, the operator operates (steps on) the operation pedal 22 of the remote control device 2 to select one of the arms 60a to 60d to be operated by the operation manipulator arm 21. FIG. For example, two of a plurality of arms 60a, 60c and 60d to which forceps 4b are attached are selected as arms 60 to be manipulated by manipulator arm 21 for manipulation. Also, one arm 60 b to which the endoscope 6 is attached is selected as the arm 60 operated by the operating manipulator arm 21 .

そして、本実施形態では、制御部31は、鉗子4bが取り付けられる各アーム60(アーム60a、60cおよび60dのうちのいずれか2つ)のスケーリングの倍率のうちの最も小さいスケーリングの倍率を、各アーム60(アーム60a、60cおよび60cのうちのいずれか2つ)に共通のスケーリングの倍率とする。たとえば、アーム60aおよび60cが操作用マニピュレータアーム21によって操作されるアーム60として選択されている場合、アーム60aに対するスケーリングの倍率と、アーム60cに対するスケーリングの倍率とのうち、小さい方(操作用マニピュレータアーム21の操作量に対するTCP1の移動量が小さい方)のスケーリングの倍率が、アーム60aおよび60cに共通のスケーリングの倍率となる。 In this embodiment, the control unit 31 sets the smallest scaling factor among the scaling factors of the arms 60 (any two of the arms 60a, 60c and 60d) to which the forceps 4b are attached. Let the scaling factors be common to arms 60 (any two of arms 60a, 60c and 60c). For example, if the arms 60a and 60c are selected as the arm 60 to be manipulated by the manipulator arm 21, the scaling factor for the arm 60a and the scaling factor for the arm 60c, whichever is smaller (manipulator arm 21) is the scaling factor common to the arms 60a and 60c.

また、制御部31(アーム制御部31a)は、操作部80のジョイスティック82からの入力信号に基づいてアーム60を操作するように構成されている。具体的には、アーム制御部31aは、ジョイスティック82から入力された入力信号(動作指令)と、エンコーダE1により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、位置指令をサーボ制御部C1に出力する。サーボ制御部C1は、アーム制御部31aから入力された位置指令と、エンコーダE1により検出された回転角とに基づいて、トルク指令を生成するとともに、トルク指令をサーボモータM1に出力する。これにより、ジョイスティック82に入力された動作指令に沿うように、アーム60が移動される。 The control section 31 (arm control section 31 a ) is configured to operate the arm 60 based on an input signal from the joystick 82 of the operation section 80 . Specifically, the arm control unit 31a generates a position command based on the input signal (operation command) input from the joystick 82 and the rotation angle detected by the encoder E1, and sends the position command to the servo control unit. Output to C1. Servo control unit C1 generates a torque command based on the position command input from arm control unit 31a and the rotation angle detected by encoder E1, and outputs the torque command to servo motor M1. As a result, the arm 60 is moved according to the motion command input to the joystick 82 .

制御部31(アーム制御部31a)は、操作部80のスイッチ部83からの入力信号に基づいてアーム60を操作するように構成されている。具体的には、アーム制御部31aは、スイッチ部83から入力された入力信号(動作指令)と、エンコーダE1またはE3により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、位置指令をサーボ制御部C1またはC3に出力する。サーボ制御部C1またはC3は、アーム制御部31aから入力された位置指令と、エンコーダE1またはE3により検出された回転角とに基づいて、トルク指令を生成するとともに、トルク指令をサーボモータM1またはM3に出力する。これにより、スイッチ部83に入力された動作指令に沿うように、アーム60が移動される。 The control section 31 (arm control section 31 a ) is configured to operate the arm 60 based on an input signal from the switch section 83 of the operation section 80 . Specifically, the arm control unit 31a generates a position command based on the input signal (operation command) input from the switch unit 83 and the rotation angle detected by the encoder E1 or E3, and outputs the position command. Output to servo control section C1 or C3. Servo control unit C1 or C3 generates a torque command based on the position command input from arm control unit 31a and the rotation angle detected by encoder E1 or E3, and transmits the torque command to servo motor M1 or M3. output to As a result, the arm 60 is moved along the operation command input to the switch section 83 .

また、図10に示すように、ポジショナ制御部31bには、ポジショナ40を移動するサーボモータM4を制御するためのサーボ制御部C4が電気的に接続されている。また、サーボ制御部C4には、サーボモータM4の回転角を検出するためのエンコーダE4が電気的に接続されている。また、ポジショナ制御部31bには、医療用台車3の前輪(図示せず)を駆動するサーボモータM5を制御するためのサーボ制御部C5が電気的に接続されている。また、サーボ制御部C5には、サーボモータM5の回転角を検出するためのエンコーダE5が電気的に接続されている。 Further, as shown in FIG. 10, the positioner control section 31b is electrically connected to a servo control section C4 for controlling a servomotor M4 that moves the positioner 40. As shown in FIG. An encoder E4 for detecting the rotation angle of the servomotor M4 is electrically connected to the servo control unit C4. A servo control unit C5 for controlling a servo motor M5 that drives the front wheels (not shown) of the medical cart 3 is electrically connected to the positioner control unit 31b. An encoder E5 for detecting the rotation angle of the servo motor M5 is electrically connected to the servo control unit C5.

また、入力装置33から準備位置の設定などに関する動作指令が、ポジショナ制御部31bに入力される。ポジショナ制御部31bは、入力装置33から入力された動作指令と、エンコーダE4により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、位置指令をサーボ制御部C4に出力する。サーボ制御部C4は、ポジショナ制御部31bから入力された位置指令と、エンコーダE4により検出された回転角とに基づいて、トルク指令を生成するとともに、トルク指令をサーボモータM4に出力する。これにより、入力装置33に入力された動作指令に沿うように、ポジショナ40が移動される。同様に、入力装置33からの動作指令に基づいて、ポジショナ制御部31bは、医療用台車3を移動させる。 Further, an operation command related to the setting of the preparation position is input from the input device 33 to the positioner control section 31b. The positioner control unit 31b generates a position command based on the motion command input from the input device 33 and the rotation angle detected by the encoder E4, and outputs the position command to the servo control unit C4. The servo control unit C4 generates a torque command based on the position command input from the positioner control unit 31b and the rotation angle detected by the encoder E4, and outputs the torque command to the servo motor M4. As a result, the positioner 40 is moved along with the motion command input to the input device 33 . Similarly, the positioner control unit 31 b moves the medical cart 3 based on the operation command from the input device 33 .

(鉗子の操作方法)
次に、図13および図14を参照して、医療器具4(鉗子4b)の操作方法について説明する。なお、以下では、術者が、遠隔操作装置2の操作ペダル22を操作(踏む)ことにより、操作用マニピュレータアーム21によって操作されるアーム60として、鉗子4bが取り付けられた2つのアーム60が選択されているとする。また、術者は、予め、3つのスケーリングの倍率のうちのいずれかが選択されているとする。
(How to operate forceps)
Next, a method of operating the medical instrument 4 (forceps 4b) will be described with reference to FIGS. 13 and 14. FIG. In the following description, the two arms 60 to which the forceps 4b are attached are selected as the arms 60 operated by the operating manipulator arms 21 by the operator operating (stepping on) the operating pedals 22 of the remote control device 2. Suppose that It is also assumed that the operator has previously selected one of the three scaling factors.

まず、図13に示すように、ステップS1において、制御部31は、鉗子4bに対する操作量を受け付ける。具体的には、術者が操作用マニピュレータアーム21を操作する。制御部31は、操作された操作用マニピュレータアーム21の操作量を受け付ける。 First, as shown in FIG. 13, in step S1, the control unit 31 receives an operation amount for the forceps 4b. Specifically, the operator operates the operating manipulator arm 21 . The control unit 31 receives the amount of operation of the operating manipulator arm 21 that has been operated.

次に、ステップS2において、制御部31は、操作用マニピュレータアーム21により受け付けられた鉗子4bに対する操作量をスケーリングして実際に鉗子4bを動作させる際の操作量である実操作量を演算する。具体的には、制御部31は、鉗子4bのTCP1が鉗子4bを移動させる際の支点となる位置であるピボット位置PP1に近づくにつれて、操作量に対するTCP1の移動量が小さくなるようにスケーリングの倍率を小さくして実操作量を演算する。 Next, in step S2, the control unit 31 scales the operation amount of the forceps 4b received by the operation manipulator arm 21, and calculates the actual operation amount, which is the operation amount when actually operating the forceps 4b. Specifically, the control unit 31 controls the scaling factor so that the amount of movement of the TCP1 relative to the operation amount becomes smaller as the TCP1 of the forceps 4b approaches the pivot position PP1, which is the fulcrum position when the forceps 4b is moved. is decreased to calculate the actual manipulated variable.

詳細には、図14に示すように、まず、ステップS2aにおいて、術者により予め選択されたスケーリングの倍率が1:1.5であるか否かが判定される。 Specifically, as shown in FIG. 14, first, in step S2a, it is determined whether or not the scaling ratio preselected by the operator is 1:1.5.

ステップS2aにおいて、yesの場合、ステップS2bにおいて、鉗子4bのTCP1と、ピボット位置PP1との間の距離L1が、L14(たとえば、100mm)以上であるか否かが判定される。ステップS2bにおいて、yesの場合、ステップS2cにおいて、スケーリングの倍率が、1:1.5に設定される。 If yes in step S2a, it is determined in step S2b whether or not the distance L1 between the TCP1 of the forceps 4b and the pivot position PP1 is greater than or equal to L14 (for example, 100 mm). If yes in step S2b, the scaling factor is set to 1:1.5 in step S2c.

ステップS2bにおいて、noの場合、ステップS2dにおいて、距離L1が、L13(たとえば、70.5mm)以上であるか否かが判定される。ステップS2bにおいて、yesの場合、ステップS2eにおいて、スケーリングの倍率1:1.5と1:2との間において線形補完されたスケーリングの倍率が設定される。 If no in step S2b, it is determined in step S2d whether or not the distance L1 is greater than or equal to L13 (for example, 70.5 mm). If yes in step S2b, a linearly interpolated scaling factor between 1:1.5 and 1:2 is set in step S2e.

ステップS2dにおいて、noの場合、ステップS2fにおいて、距離L1が、L12(たとえば、50mm)以上であるか否かが判定される。ステップS2fにおいて、yesの場合、ステップS2gにおいて、スケーリングの倍率1:2と1:3との間において線形補完されたスケーリングの倍率が設定される。 If no in step S2d, it is determined in step S2f whether or not the distance L1 is greater than or equal to L12 (for example, 50 mm). If yes in step S2f, a linearly interpolated scaling factor between scaling factors 1:2 and 1:3 is set in step S2g.

ステップS2fにおいて、noの場合、ステップS2hにおいて、距離L1が、L11(たとえば、10mm)以上であるか否かが判定される。ステップS2hにおいて、yesの場合、ステップS2iにおいて、スケーリングの倍率1:3と1:5との間において線形補完されたスケーリングの倍率が設定される。ステップS2hにおいて、noの場合、ステップS2jにおいて、スケーリングの倍率が1:5に設定される。 If no in step S2f, it is determined in step S2h whether or not the distance L1 is greater than or equal to L11 (for example, 10 mm). If yes in step S2h, a linearly interpolated scaling factor between 1:3 and 1:5 is set in step S2i. If no in step S2h, the scaling factor is set to 1:5 in step S2j.

ステップS2aにおいて、noの場合、ステップS2kにおいて、術者により予め選択されたスケーリングの倍率が1:2であるか否かが判定される。ステップS2kにおいて、yesの場合、ステップS2lにおいて、距離L1が、L13未満であるか否かが判定される。ステップS2lにおいて、yesの場合、ステップS2fに進む。ステップS2lにおいて、noの場合、ステップS2mにおいて、スケーリングの倍率が1:2に設定される。 If no in step S2a, it is determined in step S2k whether or not the scaling factor pre-selected by the operator is 1:2. If yes in step S2k, it is determined in step S2l whether or not the distance L1 is less than L13. If yes in step S2l, the process proceeds to step S2f. If no in step S2l, the scaling ratio is set to 1:2 in step S2m.

ステップS2kにおいて、noの場合、ステップS2nにおいて、距離L1が、L12未満であるか否かが判定される。ステップS2nにおいて、yesの場合、ステップS2hに進む。ステップS2nにおいて、noの場合、ステップS2oにおいて、スケーリングの倍率が1:3に設定される。 If no in step S2k, it is determined in step S2n whether or not the distance L1 is less than L12. If yes in step S2n, the process proceeds to step S2h. If no in step S2n, the scaling factor is set to 1:3 in step S2o.

そして、図13に示すように、ステップS3において、制御部31は、鉗子4bが取り付けられた2つのアーム60の各々に対して、スケーリングの倍率を演算したか否かを判定する。ステップS3において、noの場合、ステップS2に戻る。 Then, as shown in FIG. 13, in step S3, the control unit 31 determines whether or not the scaling factor has been calculated for each of the two arms 60 to which the forceps 4b are attached. If no in step S3, the process returns to step S2.

ステップS3においてyesの場合、ステップS4において、制御部31は、鉗子4bが取り付けられた2つのアーム60の各々に対するスケーリングの倍率を比較して、スケーリングの倍率のうちの最も小さいスケーリングの倍率を、鉗子4bが取り付けられた2つのアーム60に共通のスケーリングの倍率とする。 If yes in step S3, in step S4, the controller 31 compares the scaling magnifications for each of the two arms 60 to which the forceps 4b are attached, and selects the smallest scaling magnification as A common scaling factor is used for the two arms 60 to which the forceps 4b are attached.

そして、ステップS5において、制御部31は、共通のスケーリングの倍率に基づいて、鉗子4bが取り付けられた2つのアーム60を動作させる。具体的には、制御部31は、操作用マニピュレータアーム21が受け付けた操作量に共通のスケーリングの倍率を乗算した値を逆変換して、アーム60を駆動する。なお、「逆変換」とは、操作量(目的となるアーム60の位置・姿勢)からアーム60の関節の変位(サーボモータM1~M3の回転角度)を求めることである。なお、上記の動作は、アーム60の動作中に繰り返し行われている。また、操作用マニピュレータアーム21によって操作されるアーム60が変更された場合には、変更後のアーム60に対して上記の動作が行われる。 Then, in step S5, the control unit 31 operates the two arms 60 to which the forceps 4b are attached based on the common scaling factor. Specifically, the control unit 31 inversely transforms a value obtained by multiplying the operation amount received by the operating manipulator arm 21 by a common scaling factor, and drives the arm 60 . It should be noted that "inverse transformation" is to obtain the displacement of the joints of the arm 60 (the rotation angles of the servomotors M1 to M3) from the operation amount (the target position/orientation of the arm 60). The above operation is repeated while the arm 60 is operating. Further, when the arm 60 operated by the operating manipulator arm 21 is changed, the above operation is performed on the changed arm 60 .

(内視鏡の操作方法)
次に、図15および図16を参照して、内視鏡6の操作方法について説明する。なお、以下では、術者が、遠隔操作装置2の操作ペダル22を操作(踏む)ことにより、操作用マニピュレータアーム21によって操作されるアーム60が選択されているとする。
(How to operate an endoscope)
Next, a method of operating the endoscope 6 will be described with reference to FIGS. 15 and 16. FIG. In the following, it is assumed that the operator operates (steps on) the operation pedal 22 of the remote control device 2 to select the arm 60 operated by the operation manipulator arm 21 .

図15に示すように、ステップS11において、制御部31は、内視鏡6に対する操作量を受け付ける。 As shown in FIG. 15, in step S11, the control unit 31 receives an operation amount for the endoscope 6. As shown in FIG.

次に、ステップS12において、操作用マニピュレータアーム21により受け付けられた内視鏡6に対する操作量をスケーリングして実際に内視鏡6を動作させる際の操作量である実操作量を演算する。 Next, in step S12, the operation amount for the endoscope 6 received by the operation manipulator arm 21 is scaled to calculate the actual operation amount, which is the operation amount when the endoscope 6 is actually operated.

具体的には、図16に示すように、ステップS12aにおいて、距離L2が、L22(たとえば、50mm)以下であるか否かが判定される。ステップS12aにおいて、yesの場合、ステップS12bにおいて、距離L2が、L21(たとえば、10mm)以上であるか否かが判定される。ステップS12bにおいて、yesの場合、ステップS12cにおいて、スケーリングの倍率1:3と1:5との間において線形補完されたスケーリングの倍率が設定される。 Specifically, as shown in FIG. 16, in step S12a, it is determined whether or not the distance L2 is equal to or less than L22 (for example, 50 mm). If yes in step S12a, it is determined in step S12b whether or not the distance L2 is greater than or equal to L21 (for example, 10 mm). If yes in step S12b, then in step S12c, a linearly interpolated scaling factor between 1:3 and 1:5 is set.

ステップS12bにおいて、noの場合、ステップS12dにおいて、スケーリングの倍率が1:5に設定される。 If no in step S12b, the scaling factor is set to 1:5 in step S12d.

ステップS12aにおいて、noの場合、ステップS12eにおいて、スケーリングの倍率が1:3に設定される。 If no in step S12a, the scaling factor is set to 1:3 in step S12e.

そして、図15に示すように、ステップS13において、制御部31は、設定されたスケーリングの倍率に基づいて、内視鏡6が取り付けられたアーム60を動作させる。具体的には、制御部31は、操作用マニピュレータアーム21が受け付けた操作量に設定されたスケーリングの倍率を乗算した値を逆変換して、アーム60を駆動する。 Then, as shown in FIG. 15, in step S13, the control unit 31 operates the arm 60 to which the endoscope 6 is attached based on the set scaling factor. Specifically, the control unit 31 inversely transforms a value obtained by multiplying the operation amount received by the operation manipulator arm 21 by the set scaling factor, and drives the arm 60 .

次に、図17および図18を参照して、鉗子4bのTCP1とピボット位置PP1との間の距離L1と、アーム60の振動との関係について説明する。 Next, the relationship between the distance L1 between the TCP1 of the forceps 4b and the pivot position PP1 and the vibration of the arm 60 will be described with reference to FIGS. 17 and 18. FIG.

図17に示すように、鉗子4bのTCP1とピボット位置PP1との間の距離L1が比較的大きい場合において、鉗子4bのTCP1を所望の距離L3分動かそうとする際、アーム60の小さい移動で鉗子4bのTCP1を移動させることが可能になる。一方、図18に示すように、鉗子4bのTCP1とピボット位置PP1との間の距離L1が比較的小さい場合において、鉗子4bのTCP1を所望の距離L3分動かそうとする際、アーム60を大きく動かす必要がある。このとき、アーム60および鉗子4bが振動する。そこで、上記のように、鉗子4bのTCP1がピボット位置PP1に近づくにつれてスケーリングの倍率を小さくすることにより、術者の操作量に対してアーム60の移動量が少なくなるので、アーム60の振動を抑制することが可能になる。図19に示すように、内視鏡6についても同様に、内視鏡6のTCP2がピボット位置PP2に近づくにつれてスケーリングの倍率を小さくすることにより、アーム60および内視鏡6の振動を抑制することが可能になる。 As shown in FIG. 17, when the distance L1 between the TCP1 of the forceps 4b and the pivot position PP1 is relatively large, when trying to move the TCP1 of the forceps 4b by the desired distance L3, a small movement of the arm 60 It becomes possible to move the TCP1 of the forceps 4b. On the other hand, when the distance L1 between the TCP1 of the forceps 4b and the pivot position PP1 is relatively small as shown in FIG. need to move. At this time, the arm 60 and the forceps 4b vibrate. Therefore, as the TCP1 of the forceps 4b approaches the pivot position PP1, as described above, the scaling factor is decreased. can be suppressed. As shown in FIG. 19, similarly for the endoscope 6, the vibration of the arm 60 and the endoscope 6 is suppressed by decreasing the scaling factor as the TCP2 of the endoscope 6 approaches the pivot position PP2. becomes possible.

[本実施形態の効果]
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
[Effect of this embodiment]
The following effects can be obtained in this embodiment.

(手術支援ロボットの効果)
本実施形態では、上記のように、制御部31は、医療器具4の先端側の部分(TCP)が医療器具4を移動させる際の支点となる位置であるピボット位置PPに近づくにつれて、操作量に対するTCPの移動量が小さくなるようにスケーリングの倍率を小さくする。これにより、医療器具4のTCPとピボット位置PPとの間の距離Lが小さい場合、操作量に対する医療器具4のTCPの移動量が小さくなる。すなわち、医療器具4を移動させるアーム60の移動量も小さくなるので、その分、アーム60および医療器具4の振動を抑制することができる。
(Effect of surgical assistance robot)
In the present embodiment, as described above, the control unit 31 increases the operation amount as the distal end portion (TCP) of the medical device 4 approaches the pivot position PP, which is the fulcrum position when the medical device 4 is moved. Decrease the scaling factor so that the amount of TCP movement relative to is small. Accordingly, when the distance L between the TCP of the medical device 4 and the pivot position PP is small, the amount of movement of the TCP of the medical device 4 with respect to the amount of operation is small. That is, the amount of movement of the arm 60 that moves the medical instrument 4 is also reduced, so that the vibration of the arm 60 and the medical instrument 4 can be suppressed accordingly.

また、本実施形態では、上記のように、制御部31は、医療器具4のTCPがピボット位置PPに近づくにつれてスケーリングの倍率が小さくなるようにスケーリングの倍率を動的に変化させる。これにより、ピボット位置PPに対して医療器具4のTCPが相対的に移動した場合でも、移動した後の医療器具4のTCPに対応してスケーリングの倍率が変化されるので、ピボット位置PPに対する医療器具4のTCPのいずれの相対位置においても、アーム60および医療器具4が振動するのを抑制することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the control unit 31 dynamically changes the scaling factor so that the scaling factor becomes smaller as the TCP of the medical device 4 approaches the pivot position PP. As a result, even if the TCP of the medical instrument 4 moves relative to the pivot position PP, the scaling factor is changed in accordance with the TCP of the medical instrument 4 after movement. Vibration of the arm 60 and the medical device 4 can be suppressed at any relative position of the TCP of the device 4 .

また、本実施形態では、上記のように、制御部31は、医療器具4のTCPとピボット位置PPとの間の距離L1(L2)が第1距離L14(L22)以下である場合にスケーリングの倍率を小さくする。これにより、アーム60および医療器具4の振動が比較的小さい、医療器具4のTCPとピボット位置PPとの間の距離L1(L2)が大きい領域では、スケーリングの倍率が変更されないので、制御部31の負担(制御負担)を軽減することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the control unit 31 performs scaling when the distance L1 (L2) between the TCP of the medical device 4 and the pivot position PP is equal to or less than the first distance L14 (L22). Decrease the magnification. Accordingly, in a region where the distance L1 (L2) between the TCP of the medical device 4 and the pivot position PP is large, where the vibration of the arm 60 and the medical device 4 is relatively small, the scaling factor is not changed. (control load) can be reduced.

また、本実施形態では、上記のように、制御部31は、医療器具4のTCPとピボット位置PPとの間の距離L1(L2)が第1距離L14(L22)よりも小さい第2距離L11(L21)未満である場合に、スケーリングの倍率を一定にする。これにより、操作量に対する医療器具4のTCPの移動量が過度に小さくなる(操作用マニピュレータアーム21を操作しても医療器具4がほとんど動かなくなる)のを抑制することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the control unit 31 sets the distance L1 (L2) between the TCP of the medical device 4 and the pivot position PP to the second distance L11, which is smaller than the first distance L14 (L22). If it is less than (L21), the scaling factor is fixed. As a result, it is possible to prevent the amount of movement of the TCP of the medical instrument 4 from becoming excessively small relative to the amount of operation (the medical instrument 4 hardly moves even when the operating manipulator arm 21 is operated).

また、本実施形態では、上記のように、スケーリングの倍率は、予め術者に選択可能に複数設けられており、制御部31は、医療器具4のTCPとピボット位置PPとの間の距離L1(L2)に基づいて、複数のスケーリングの倍率の間を線形補完することにより、距離に対応するスケーリングの倍率を取得する。これにより、予め術者に選択可能なスケーリングの倍率が離散的な値であっても、複数のスケーリングの倍率の間を線形補完することにより、医療器具4のTCPとピボット位置PPとの間の距離L1(L2)に応じたスケーリングの倍率を精度よく設定することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, a plurality of scaling magnifications are provided in advance so that the operator can select them. Based on (L2), a scaling factor corresponding to the distance is obtained by linearly interpolating between a plurality of scaling factors. As a result, even if the scaling factors that can be selected in advance by the operator are discrete values, linear interpolation between a plurality of scaling factors allows the relationship between the TCP of the medical instrument 4 and the pivot position PP to be calculated. It is possible to accurately set the scaling factor according to the distance L1 (L2).

また、本実施形態では、上記のように、制御部31は、術者によって予め選択されたスケーリングの倍率に対応する移動量を超えない範囲でスケーリングの倍率を動的に変化させる。これにより、医療器具4のTCPとピボット位置PPとの間の距離Lが大きくなった場合でも、術者の意図に反して医療器具4のTCPの移動量が大きくなるのを抑制することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the control unit 31 dynamically changes the scaling magnification within a range not exceeding the movement amount corresponding to the scaling magnification selected in advance by the operator. As a result, even when the distance L between the TCP of the medical device 4 and the pivot position PP is increased, it is possible to prevent the amount of movement of the TCP of the medical device 4 from increasing against the intention of the operator. .

また、本実施形態では、上記のように、アーム60は、医療器具4としての鉗子4bが取り付けられるアーム60a、60cおよび60dと、医療器具4としての内視鏡6が取り付けられるアーム60bとを含み、ピボット位置PPは、アーム60a、60cおよび60dに対する鉗子4b用のピボット位置PP1と、アーム60bに対する内視鏡6用のピボット位置PP2とを含む。鉗子4bのTCP1と鉗子4b用のピボット位置PP1との間の距離L1に応じて変更される鉗子4b用のスケーリングの倍率と、内視鏡6のTCP2と内視鏡6のピボット位置PP2との間の距離L2に応じて変更される内視鏡6のスケーリングの倍率とは互いに独立して設定される。これにより、鉗子4b用のスケーリングの倍率と内視鏡6用のスケーリングの倍率とが同じに設定されている場合と異なり、鉗子4bと内視鏡6とに対して適切にスケーリングの倍率を設定することができる。 In this embodiment, as described above, the arm 60 includes arms 60a, 60c, and 60d to which the forceps 4b as the medical instrument 4 are attached, and an arm 60b to which the endoscope 6 as the medical instrument 4 is attached. Inclusive, pivot positions PP include pivot position PP1 for forceps 4b relative to arms 60a, 60c and 60d, and pivot position PP2 for endoscope 6 relative to arm 60b. The scaling factor for the forceps 4b that is changed according to the distance L1 between the TCP1 of the forceps 4b and the pivot position PP1 for the forceps 4b, and the ratio between the TCP2 of the endoscope 6 and the pivot position PP2 of the endoscope 6. It is set independently of the scaling factor of the endoscope 6 which is changed according to the distance L2 between them. Accordingly, unlike the case where the scaling magnification for the forceps 4b and the scaling magnification for the endoscope 6 are set to be the same, the scaling magnification is appropriately set for the forceps 4b and the endoscope 6. can do.

また、本実施形態では、上記のように、アーム60は、医療器具4としての鉗子4bが取り付けられる複数のアーム60a、60cおよび60dを含む。制御部31は、各アーム60(上記の実施形態では、アーム60a、60cおよび60dのうちの2つ)のスケーリングの倍率のうちの最も小さいスケーリングの倍率を、各アーム60に共通のスケーリングの倍率とする。これにより、各アーム60のスケーリングの倍率が等しくされるので、各アーム60に取り付けられた複数の医療器具4に対する術者の操作感(操作用マニピュレータアーム21の操作に対する医療器具4の移動量)を均一にすることができる。また、各アーム60のスケーリングの倍率のうちの大きい側のスケーリングの倍率を共通のスケーリングの倍率とする場合と異なり、術者の意図に反して医療器具4のTCP1の移動量が大きくなるのを抑制することができる。 Moreover, in this embodiment, as described above, the arm 60 includes a plurality of arms 60a, 60c and 60d to which the forceps 4b as the medical instrument 4 are attached. The control unit 31 sets the smallest scaling factor among the scaling factors of each arm 60 (two of the arms 60 a , 60 c and 60 d in the above embodiment) to the common scaling factor of each arm 60 . and As a result, since the scaling magnification of each arm 60 is made equal, the operator's operational feeling with respect to the plurality of medical instruments 4 attached to each arm 60 (the amount of movement of the medical instrument 4 with respect to the operation of the operating manipulator arm 21). can be made uniform. In addition, unlike the case where the scaling magnification on the larger side of the scaling magnifications of the arms 60 is used as a common scaling magnification, it is possible to prevent the amount of movement of the TCP 1 of the medical instrument 4 from increasing against the operator's intention. can be suppressed.

また、本実施形態では、上記のように、制御部31は、医療器具4のTCP(ツールセンタポイント)がピボット位置PPに近づくにつれてスケーリングの倍率を小さくする。ここで、医療器具4の先端の位置(座標)は、医療器具4の形状(長さなど)によって異なる場合があるので、医療器具4の先端とピボット位置PPとの間の距離Lに応じてスケーリングの倍率を変更する場合、医療器具4の形状ごとに制御を異ならせる必要がある。そこで、上記のようにツールセンタポイントを用いることによって、医療器具4の形状などが変更されてもTCPが共通である場合があるので、その場合には、共通の制御によってスケーリングの倍率を変更することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the control unit 31 decreases the scaling factor as the TCP (tool center point) of the medical instrument 4 approaches the pivot position PP. Here, since the position (coordinates) of the tip of the medical device 4 may vary depending on the shape (length, etc.) of the medical device 4, the distance L between the tip of the medical device 4 and the pivot position PP When changing the scaling factor, it is necessary to vary the control for each shape of the medical device 4 . Therefore, by using the tool center point as described above, the TCP may be common even if the shape of the medical instrument 4 is changed. In such a case, the scaling factor is changed by common control. be able to.

(医療器具4の操作方法の効果)
また、本実施形態では、上記のように、実操作量を演算するステップは、医療器具4のTCPが医療器具4を移動させる際の支点となるピボット位置PPに近づくにつれて、操作量に対する医療器具4のTCPの移動量が小さくなるようにスケーリングの倍率を小さくして実操作量を演算するステップを含む。これにより、医療器具4のTCPとピボット位置PPとの間の距離Lが小さい場合、操作量に対する医療器具4のTCPの移動量が小さくなる。すなわち、医療器具4を移動させるアーム60の移動量も小さくなるので、その分、アーム60および医療器具4の振動を抑制することが可能な医療器具4の操作方法を提供することができる。
(Effect of operation method of medical device 4)
Further, in the present embodiment, as described above, the step of calculating the actual amount of operation is performed as the TCP of the medical device 4 approaches the pivot position PP, which is the fulcrum when the medical device 4 is moved. 4, calculating the actual manipulated variable by reducing the scaling factor so that the amount of movement of the TCP becomes smaller. Accordingly, when the distance L between the TCP of the medical device 4 and the pivot position PP is small, the amount of movement of the TCP of the medical device 4 with respect to the amount of operation is small. That is, since the amount of movement of the arm 60 that moves the medical instrument 4 is also reduced, a method of operating the medical instrument 4 capable of suppressing vibrations of the arm 60 and the medical instrument 4 can be provided.

[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
[Modification]
It should be noted that the embodiments disclosed this time should be considered as examples and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the scope of claims rather than the description of the above-described embodiments, and includes all modifications (modifications) within the scope and meaning equivalent to the scope of claims.

たとえば、上記実施形態では、制御部31が医療用マニピュレータ1に設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部31が遠隔操作装置2に設けられていてもよい。たとえば、制御部31が医療用マニピュレータ1と遠隔操作装置2とは別に設けられていてもよい。 For example, in the above embodiment, an example in which the control unit 31 is provided in the medical manipulator 1 was shown, but the present invention is not limited to this. For example, the controller 31 may be provided in the remote control device 2 . For example, the controller 31 may be provided separately from the medical manipulator 1 and the remote control device 2 .

また、上記実施形態では、医療器具4のTCPがピボット位置PPに近づくにつれてスケーリングの倍率が小さくなるようにスケーリングの倍率が連続的に変化する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部31が、医療器具4のTCPがピボット位置PPに近づくにつれてスケーリングの倍率が小さくなるようにスケーリングの倍率を段階的に変化させてもよい。これにより、設定可能なスケーリングの倍率の数が少なくなるので、制御部31の負担を軽減することができる。 Further, in the above-described embodiment, an example was shown in which the scaling factor continuously changes so that the scaling factor decreases as the TCP of the medical device 4 approaches the pivot position PP, but the present invention is not limited to this. . For example, the control unit 31 may change the scaling factor step by step so that the scaling factor becomes smaller as the TCP of the medical device 4 approaches the pivot position PP. As a result, the number of scaling factors that can be set is reduced, so that the burden on the control unit 31 can be reduced.

また、上記実施形態では、制御部31は、鉗子4bのTCP1とピボット位置PP1との間の距離L1が第1距離L14以下である場合にスケーリングの倍率を小さくし、第1距離L14よりも小さい第2距離L11未満である場合に、スケーリングの倍率を一定にする例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第1距離L14および第2距離L11を超える領域で、スケーリングの倍率を変化させてもよい。同様に、内視鏡6に対する、第1距離L22および第2距離L21を超える領域で、スケーリングの倍率を変化させてもよい。 Further, in the above embodiment, the control unit 31 reduces the scaling factor when the distance L1 between the TCP1 of the forceps 4b and the pivot position PP1 is equal to or less than the first distance L14, and is smaller than the first distance L14. Although the example in which the scaling factor is fixed when the distance is less than the second distance L11 has been shown, the present invention is not limited to this. For example, the scaling factor may be changed in a region exceeding the first distance L14 and the second distance L11. Similarly, the scaling factor may be changed in a region beyond the first distance L22 and the second distance L21 with respect to the endoscope 6 .

また、上記実施形態では、アーム60が4つ設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、アーム60の数は、少なくとも1つ以上設けられていればよい。 Moreover, although the example in which the four arms 60 are provided has been shown in the above-described embodiment, the present invention is not limited to this. In the present invention, at least one or more arms 60 may be provided.

また、上記実施形態では、鉗子4bに対するスケーリングの倍率が3つ設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、鉗子4bに対するスケーリングの倍率が3つ以外の数、設けられていてもよい。 Further, in the above-described embodiment, an example in which three scaling magnifications are provided for the forceps 4b was shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the number of scaling factors other than three may be provided for the forceps 4b.

また、上記実施形態では、内視鏡6に対するスケーリングの倍率が1つ設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、内視鏡6に対するスケーリングの倍率を複数設けてもよい。 Further, in the above-described embodiment, an example in which one scaling factor is provided for the endoscope 6 has been shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, a plurality of magnifications for scaling the endoscope 6 may be provided.

また、上記実施形態では、制御部31は、医療器具4のTCPとピボット位置PPとの間の距離Lが大きくなった場合でも、術者によって予め選択されたスケーリングの倍率に対応する移動量を超えない範囲でスケーリングの倍率を動的に変化させる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、医療器具4のTCPとピボット位置PPとの間の距離Lが大きくなった場合に、術者によって予め選択されたスケーリングの倍率に対応する移動量を超えてスケーリングの倍率を動的に変化させてもよい。 Further, in the above embodiment, even when the distance L between the TCP of the medical device 4 and the pivot position PP is large, the control unit 31 maintains the movement amount corresponding to the scaling factor selected in advance by the operator. An example has been shown in which the scaling factor is dynamically changed within a range not exceeding, but the present invention is not limited to this. For example, if the distance L between the TCP of the medical device 4 and the pivot position PP is increased, dynamically change the scaling factor beyond the amount of movement corresponding to the scaling factor pre-selected by the operator. You may let

また、上記実施形態では、アーム部61およびポジショナ40が7軸多関節ロボットから構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、アーム60およびポジショナ40が7軸多関節ロボット以外の軸構成(例えば、6軸や8軸)の多関節ロボットなどから構成されていてもよい。 Further, in the above-described embodiment, an example in which the arm section 61 and the positioner 40 are composed of a 7-axis multi-joint robot was shown, but the present invention is not limited to this. For example, the arm 60 and the positioner 40 may be composed of an articulated robot with an axis configuration (for example, 6-axis or 8-axis) other than the 7-axis articulated robot.

また、上記実施形態では、医療用マニピュレータ1が、医療用台車3と、ポジショナ40と、アームベース50とを備えている例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、医療用台車3と、ポジショナ40と、アームベース50は必ずしも必要なく、医療用マニピュレータ1が、アーム60だけで構成されてもよい。 Moreover, although the medical manipulator 1 has shown the example provided with the medical cart 3, the positioner 40, and the arm base 50 in the said embodiment, this invention is not limited to this. For example, the medical carriage 3, the positioner 40, and the arm base 50 are not necessarily required, and the medical manipulator 1 may consist of the arm 60 only.

また、上記実施形態では、医療器具4の先端側部分が、ツールセンタポイントである例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、医療器具4の先端側部分を、ツールセンタポイントの近傍(TCPから1mm~3mm離間した位置)としてもよい。 Further, in the above-described embodiment, an example was shown in which the tip side portion of the medical instrument 4 was the tool center point, but the present invention is not limited to this. For example, the tip side portion of the medical instrument 4 may be located near the tool center point (1 mm to 3 mm away from the TCP).

本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ASIC(Application Specific Integrated Circuits)、従来の回路、および/または、それらの組み合わせ、を含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットはハードウェアとソフトウェアの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェアおよび/またはプロセッサの構成に使用される。 The functionality of the elements disclosed herein may be accomplished using general purpose processors, special purpose processors, integrated circuits, Application Specific Integrated Circuits (ASICs), conventional circuits, and/or those configured or programmed to perform the disclosed functions. can be implemented using a circuit or processing circuit that includes a combination of A processor is considered a processing circuit or circuit because it includes transistors and other circuits. In this disclosure, a circuit, unit, or means is hardware that performs or is programmed to perform the recited functions. The hardware may be the hardware disclosed herein, or other known hardware programmed or configured to perform the recited functions. A circuit, means or unit is a combination of hardware and software where the hardware is a processor which is considered a type of circuit, the software being used to configure the hardware and/or the processor.

1 医療用マニピュレータ(患者側装置)
2 遠隔操作装置(操作者側装置)
4 医療器具
4b 鉗子
6 内視鏡
21 操作用マニピュレータアーム(操作部)
31 制御部
60 アーム
60a、60c、60d アーム(第1アーム)
60b アーム(第2アーム)
100 外科手術システム(手術支援システム)
L1 鉗子のTCP1とピボット位置PP1との間の距離(離間距離)
L2 内視鏡のTCP2とピボット位置PP2との間の距離(離間距離)
L14、L22 第1距離
L11、L21 第2距離
PP ピボット位置
PP1 ピボット位置(鉗子用ピボット位置)
PP2 ピボット位置(内視鏡用ピボット位置)
TCP ツールセンタポイント(先端側部分)
1 Medical manipulator (patient device)
2 Remote control device (operator side device)
4 medical instrument 4b forceps 6 endoscope 21 manipulator arm for operation (operation part)
31 control unit 60 arm 60a, 60c, 60d arm (first arm)
60b arm (second arm)
100 surgical operation system (surgical support system)
L1 Distance between TCP1 of forceps and pivot position PP1 (separation distance)
L2 Distance (separation distance) between TCP2 of the endoscope and pivot position PP2
L14, L22 First distance L11, L21 Second distance PP Pivot position PP1 Pivot position (pivot position for forceps)
PP2 pivot position (endoscope pivot position)
TCP tool center point (tip side part)

Claims (12)

先端側に医療器具が取り付けられるアームを含む患者側装置と、
前記医療器具に対する操作量を受け付ける操作部を含む操作者側装置と、
受け付けられた前記操作量をスケーリングして実際に前記医療器具を動作させる際の操作量である実操作量を演算する制御部と、を備え、
前記医療器具は、エンドエフェクタと、前記エンドエフェクタを第1軸について回転可能に支持する第1支持体と、前記第1支持体を第2軸について回転可能に支持する第2支持体と、前記第2支持体に接続されるシャフトとを含み、
前記制御部は、前記医療器具の先端から前記第1軸を含む先端側部分が、前記アームによって前記医療器具を回転移動させる際の支点となるように1つの点として設定されたピボット位置に近づくにつれて、前記操作量に対する前記先端側部分の移動量が小さくなるように前記スケーリングの倍率を小さくする(但し、前記スケーリングの倍率は0を含まない値である)、手術支援システム。
a patient side device including an arm to which a medical device is attached on the distal side;
an operator-side device including an operation unit that receives an operation amount for the medical instrument;
a control unit that scales the received operation amount and calculates an actual operation amount that is an operation amount when actually operating the medical device;
The medical device includes an end effector, a first support that supports the end effector rotatably about a first axis, a second support that supports the first support rotatably about a second axis, and a shaft connected to the second support;
The control unit approaches a pivot position set as one point so that a distal end side portion including the first axis from the distal end of the medical instrument becomes a fulcrum when the medical instrument is rotationally moved by the arm. As the operation amount increases, the scaling factor is decreased so that the amount of movement of the distal end portion with respect to the operation amount decreases (however, the scaling factor is a value that does not include 0).
前記制御部は、前記先端側部分が前記ピボット位置に近づくにつれて前記スケーリングの倍率が小さくなるように前記スケーリングの倍率を前記先端側部分と前記ピボット位置との間の距離である離間距離に応じて変化させる、請求項1に記載の手術支援システム。 The control unit adjusts the scaling factor according to the distance between the tip-side part and the pivot position so that the scaling factor decreases as the tip-side part approaches the pivot position. The surgery support system according to claim 1, which changes. 前記制御部は、前記離間距離が第1距離以下である場合に前記スケーリングの倍率を小さくする、請求項2に記載の手術支援システム。 3. The surgery support system according to claim 2, wherein said control unit reduces said scaling factor when said separation distance is equal to or less than a first distance. 前記制御部は、前記離間距離が前記第1距離よりも小さい第2距離未満である場合に、前記スケーリングの倍率を一定にする、請求項3に記載の手術支援システム。 4. The surgery support system according to claim 3, wherein said control unit keeps said scaling factor constant when said separation distance is less than a second distance which is smaller than said first distance. 前記スケーリングの倍率は、予めユーザに選択可能に複数設けられており、
前記制御部は、前記先端側部分と前記ピボット位置との間の距離である離間距離に基づいて、各前記スケーリングの倍率の間を線形補完することにより、前記離間距離に対応するスケーリングの倍率を取得する、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の手術支援システム。
A plurality of magnifications for the scaling are provided in advance so that they can be selected by the user,
Based on the separation distance, which is the distance between the distal end portion and the pivot position, the control unit obtains the scaling magnification corresponding to the separation distance by linearly interpolating between the respective scaling magnifications. 5. The surgical support system according to any one of claims 1 to 4, obtained.
前記制御部は、前記ユーザによって選択された前記スケーリングの倍率に対応する移動量を超えない範囲で前記スケーリングの倍率を変化させる、請求項5に記載の手術支援システム。 6. The surgery support system according to claim 5, wherein said control unit changes said scaling factor within a range not exceeding a movement amount corresponding to said scaling factor selected by said user. 前記アームは、前記医療器具としての鉗子が取り付けられる第1アームと、前記医療器具としての内視鏡が取り付けられる第2アームとを含み、
前記ピボット位置は、前記第1アームに対する鉗子用のピボット位置と、前記第2アームに対する内視鏡用のピボット位置とを含み、
前記鉗子の前記先端側部分と前記鉗子用のピボット位置との間の距離に応じて変更される鉗子用のスケーリングの倍率と、前記内視鏡の先端と前記内視鏡用のピボット位置との間の距離に応じて変更される内視鏡用のスケーリングの倍率とは互いに独立して設定される、請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の手術支援システム。
The arm includes a first arm to which forceps as the medical instrument is attached and a second arm to which the endoscope as the medical instrument is attached,
the pivot positions include a forceps pivot position relative to the first arm and an endoscope pivot position relative to the second arm;
a scaling factor for a forceps that changes according to the distance between the distal portion of the forceps and a pivot position for the forceps; 7. The surgery support system according to any one of claims 1 to 6, which is set independently of the endoscope scaling magnification that is changed according to the distance between the two.
前記アームは、前記医療器具としての鉗子が取り付けられる複数の第1アームを含み、
前記制御部は、各前記第1アームの前記スケーリングの倍率のうちの最も小さい前記スケーリングの倍率を、各前記第1アームに共通の前記スケーリングの倍率とする、請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の手術支援システム。
The arm includes a plurality of first arms to which forceps as the medical instrument are attached,
8. The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the control unit sets the smallest scaling factor among the scaling factors of the first arms as the scaling factor common to the first arms. The surgery support system according to any one of items 1 and 2.
前記制御部は、前記先端側部分が前記ピボット位置に近づくにつれて前記スケーリングの倍率が小さくなるように前記スケーリングの倍率を段階的に変化させる、請求項1に記載の手術支援システム。 2. The surgery support system according to claim 1, wherein said control unit changes said scaling factor step by step so that said scaling factor becomes smaller as said distal end portion approaches said pivot position. 前記先端側部分は、前記第1軸に対応するツールセンタポイントである、請求項1から請求項9までのいずれか1項に記載の手術支援システム。 The surgery support system according to any one of claims 1 to 9, wherein the distal portion is a tool center point corresponding to the first axis. 先端側に医療器具が取り付けられるアームを含む患者側装置であって、
前記医療器具に対する操作量を受け付ける操作部により受け付けられた前記操作量をスケーリングして実際に前記医療器具を動作させる際の操作量である実操作量を演算する制御部を備え、
前記医療器具は、エンドエフェクタと、前記エンドエフェクタを第1軸について回転可能に支持する第1支持体と、前記第1支持体を第2軸について回転可能に支持する第2支持体と、前記第2支持体に接続されるシャフトとを含み、
前記制御部は、前記医療器具の先端から前記第1軸を含む先端側部分が前記アームによって前記医療器具を回転移動させる際の支点となるように1つの点として設定されたピボット位置に近づくにつれて、前記操作量に対する前記先端側部分の移動量が小さくなるように前記スケーリングの倍率を小さくする(但し、前記スケーリングの倍率は0を含まない値である)、患者側装置。
A patient-side device comprising an arm with a medical device attached to the distal end thereof,
a control unit that scales the operation amount received by the operation unit that receives the operation amount for the medical device and calculates an actual operation amount that is the operation amount when actually operating the medical device;
The medical device includes an end effector, a first support that supports the end effector rotatably about a first axis, a second support that supports the first support rotatably about a second axis, and a shaft connected to the second support;
As the control unit approaches a pivot position set as one point so that a distal end portion including the first axis from the distal end of the medical instrument approaches a fulcrum when the medical instrument is rotationally moved by the arm. , the patient-side device, wherein the scaling factor is reduced so that the amount of movement of the distal end portion with respect to the operation amount is small (however, the scaling factor is a value that does not include 0).
先端側に医療器具が取り付けられるアームを含む患者側装置と、前記医療器具に対する操作量を受け付ける操作部を含む操作者側装置と、制御部とを備える手術支援システムの前記制御部によって実行される演算方法であって、
前記医療器具は、エンドエフェクタと、前記エンドエフェクタを第1軸について回転可能に支持する第1支持体と、前記第1支持体を第2軸について回転可能に支持する第2支持体と、前記第2支持体に接続されるシャフトとを含み、
記操作部前記医療器具に対する前記操作量を受け付けた場合に、前記制御部が受け付けられた前記操作量をスケーリングして実際に前記医療器具を動作させる際の操作量である実操作量を演算
前記実操作量算は、前記医療器具の先端から前記第1軸を含む先端側部分が前記アームによって前記医療器具を回転移動させる際の支点となるように1つの点として設定されたピボット位置に近づくにつれて、前記操作量に対する前記先端側部分の移動量が小さくなるように前記スケーリングの倍率を小さくして前記実操作量を演算する但し、前記スケーリングの倍率は0を含まない値である)ことにより実行される演算方法。
performed by the control unit of a surgery support system comprising a patient-side device including an arm to which a medical device is attached on the tip end side, an operator-side device including an operation unit that receives an operation amount for the medical device, and a control unit A calculation method that
The medical device includes an end effector, a first support that supports the end effector rotatably about a first axis, a second support that supports the first support rotatably about a second axis, and a shaft connected to the second support;
When the operation unit receives the operation amount for the medical device, the control unit scales the received operation amount to actually operate the medical device. calculate the amount of
The calculation of the actual operation amount is performed by setting a pivot point such that a distal end side portion including the first axis from the distal end of the medical device serves as a fulcrum when the medical device is rotationally moved by the arm. As the position is approached, the actual operation amount is calculated by reducing the scaling factor so that the amount of movement of the tip side portion with respect to the operation amount becomes smaller ( however, the scaling factor is a value that does not include 0). method of operation performed by
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