JP7411804B2 - 外科手術器具の制御 - Google Patents

Description

外科手術を補助および実施するためにロボットを使用することが知られている。

図１は、典型的な外科手術ロボットシステムを例示する。外科手術ロボット１００は、基部１０２、アーム１０４、および器具１０６からなる。基部は、ロボットを支持し、それ自体が、例えば、手術室の床、手術室の天井、またはカートにしっかりと取り付けられ得る。アームは、基部と器具との間に延在する。アームは、その長さに沿って、外科手術器具を患者に対して所望の場所に位置特定するために使用される複数の可撓性ジョイント１０８によって関節式に連結される。外科手術器具は、ロボットアームの遠位端に取り付けられる。外科手術器具は、外科手術部位にアクセスするように、ポートで患者の身体を貫通する。外科手術器具は、接合された関節によって遠位エンドエフェクタ１１０に接続されたシャフトを備える。エンドエフェクタは、外科手術手技に従事する。図１では、例示のエンドエフェクタは、一対の顎である。外科医は、遠隔外科医コンソール１１２を介して外科手術ロボット１００を制御する。外科医コンソールは、１つ以上の外科医入力装置１１４を備える。これらは、ハンドコントローラまたはフットペダルの形態を取り得る。外科医コンソールはまた、ディスプレイ１１６を備える。

制御システム１１８は、外科医コンソール１１２を外科手術ロボット１００に接続する。制御システムは、外科医入力装置から入力を受信し、これらをロボットアーム１０４のジョイントおよびエンドエフェクタ１１０を動かすための制御信号に変換する。制御システムは、これらの制御信号をロボットに送信し、それに応じて、対応するジョイントが駆動される。

外科手術器具１０６および／またはロボットアーム１０４が、外科医が変更したいと望む厄介な構成になる場合がある。例えば、縫合時、外科手術器具は、その回転軸の周りを回転するロボットアーム上の最終ロールジョイントによって、その長手方向軸の周りを回転する。その際、アームロールジョイントは、ジョイント限界に達し得る。縫合を続けるために、外科医はまず、アームロールジョイントをアンロールさせ、それゆえに器具をアンロールさせるために、外科医入力装置のアンロール動作を数回実施する。このアンロール動作は、特に縫合手術中に定期的に実施する必要がある場合、外科医の手首で時間がかかり、疲れを伴う場合がある。ロールジョイントが完全にアンロールされているときも、外科医にはそれが明らかではない場合がある。したがって、外科医がこのような状況に対処するのを支援する必要がある。

本発明の態様によれば、遠隔外科医のコンソールでの遠隔外科医入力装置の操作に応答して、外科手術器具の操作を制御するための制御システムであって、外科手術器具が、外科手術ロボットアームによって支持されており、外科手術器具が、関節式カップリングによってシャフトの遠位端に接続されたエンドエフェクタを備え、関節式カップリングが、エンドエフェクタがシャフトの遠位端に対する姿勢の範囲を採用することを可能にする、１つ以上のジョイントを備え、制御システムが、手術器具をまっすぐにするための命令をユーザが作動する入力から受信することと、受信した命令に応答して、駆動力が関節式カップリングのジョイントに適用されるように命令して、器具を駆動し、それにより、エンドエフェクタのプロファイルがシャフトの遠位端のプロファイルと最も密接に整列する所定の構成を採用することと、を行うように構成されている、制御システムが提供されている。

所定の構成において、関節式カップリングの各ジョイントは、その運動範囲の中心にあり得る。

関節式カップリングは、ピッチジョイントおよび２つのヨージョイントを備え得る。

エンドエフェクタは、開口角度によって分離された一対の対向可能なエンドエフェクタ要素を備え得、所定の構成では、開口角度は、最小化される。

外科手術ロボットアームは、基部と外科手術器具の取り付け部との間の一連のリンクを備え得、リンクは、ジョイントによって挟まれており、制御システムは、受信した命令に応答して、駆動力が外科手術ロボットアームの１つ以上のジョイントに適用されるようにさらに命令して、外科手術ロボットアームを駆動し、それにより、所定のアーム構成を採用することを行うように構成されている。

外科手術ロボットアームは、外科手術器具の取り付け部に隣接する端末ジョイントを備え得、その端末ジョイントは、ロールジョイントであり、受信した命令に応答して、制御システムは、駆動力がロールジョイントに適用されるように命令して、ロールジョイントをその運動範囲の中心に駆動するように構成されている。

所定のアーム構成において、外科手術ロボットアームが水平表面上にあるときに、外科手術器具が外科手術器具の取り付け部から垂直に取り付けられ、および／または除去され得るように、外科手術器具の取り付け部が、配向され得る。

所定のアーム構成は、外科手術器具が外科手術器具の取り付け部に取り付けられている間に、ロボットアームの構成に一致し得る。

制御システムは、入力から命令を受信すると、所定の時間待機してから、駆動力が関節式カップリングおよび／またはロボットアームジョイントに適用されるように命令することによって応答するように構成され得る。

制御システムは、入力から命令を受信すると、外科手術器具の現在の構成を測定することと、外科手術器具の現在の構成が、器具の公差値よりも大きく所定の構成と異なる場合にのみ、駆動力が関節式カップリングのジョイントに適用されるように命令することと、を行うように構成され得る。

制御システムは、入力から命令を受信すると、ロボットアームの現在の構成を測定することと、ロボットアームの現在の構成が、アームの公差値よりも大きく所定の構成と異なる場合にのみ、駆動力が外科手術ロボットアームのジョイントに適用されるように命令することと、を行うように構成され得る。

入力は、遠隔外科医のコンソールの一部であり得る。

入力は、遠隔外科医のコンソールのハンドコントローラ上に位置特定され得、入力は、ユーザの手の運動によって作動することができる。

入力は、ユーザの音声によって作動することができる音声センサであり得る。

入力は、遠隔外科医のコンソールの２つのハンドコントローラ上に位置特定された組み合わされた入力であり得、組み合わされた入力は、ユーザの手の両方の運動によって作動することができる。

制御システムは、命令を受信すると、外科医が外科手術器具を能動的に制御しているかどうかを決定することと、外科医が外科手術器具を能動的に制御している場合にのみ、駆動力が関節式カップリングのジョイントに適用されるように命令することによって、受信した命令に応答することと、を行うように構成され得る。

入力は、外科手術ロボットアーム上にあり得る。

制御システムは、命令を受信すると、器具変更モードが有効になっているかどうかを決定することと、器具変更モードが有効になっている場合にのみ、駆動力が関節式カップリングのジョイントに適用されるように命令することによって、受信した命令に応答することと、を行うように構成され得る。

制御システムは、入力がユーザによって作動されている間にのみ、駆動力が関節式カップリングのジョイントおよび／またはロボットアームジョイントに適用されるように命令するように構成され得る。

制御システムは、外科手術ロボットアーム上の入力から命令を受信することと、遠隔外科医入力装置上の入力から別の命令を受信することであって、他の命令が、外科手術器具を操作する、受信することと、外科手術ロボットアーム上の入力からの命令で、他の命令をオーバーライドすることと、を行うように構成され得る。

ここで、添付図面を参照して、本発明を例として説明する。図は、以下の通りである。
外科手術手技を実施するための外科手術ロボットシステムを例示する。 例示的な外科手術器具の遠位端を例示する。 例示的な外科手術器具の遠位端を例示する。 ロボットを例示する。 ロボットアームと外科手術器具との間のインターフェースを例示する。 ロボットアームと外科手術器具との間のインターフェースを例示する。 ロボットアームと外科手術器具との間のインターフェースを例示する。 外科医入力装置を例示する。 外科手術器具の操作を制御する方法のフローチャートである。

以下は、遠隔外科医コンソールおよび／または外科手術ロボットアームからの外科手術ロボットアームおよび外科手術ロボット器具を制御することを説明する。アーム、器具、およびコンソールが、図１に例示されるタイプの外科手術ロボットシステムの一部を形成する。

外科手術器具は、ロボットアームによって支持されている。ロボットアームは、それ自体が基部によって支持される。手術中、基部は、例えば、床、天井、カートまたは患者ベッドなど、手術室の一部に固定される。ロボットアームは、常に患者の外部にある。ロボットアームは、ジョイントが点在する一連のアームリンクを備える。これらのジョイントは、回転ジョイントであってもよい。基部の遠位にあるロボットアームの端部は、ジョイントのうちの１つ以上の動きによって基部に対して関節式に連結され得る。外科手術器具は、ロボットアームの遠位端で駆動アセンブリに取り付けられる。この取付点は、患者の外部にある。

外科手術器具は、細長いプロファイルを有し、シャフトは、ロボットアームに取り付けられるその近位端と、患者体内の外科手術部位にアクセスするその遠位端との間にわたる。外科手術器具の近位端および器具シャフトは、互いに対して剛性であり、ロボットアームの遠位端に取り付けられたとき、ロボットアームの遠位端に対して剛性であってもよい。患者の体内に切開が行われ、その切開部を通じてポートが配置される。外科手術器具は、そのポートを通じて患者の身体を貫通して、外科手術部位にアクセスし得る。代替的に、外科手術器具は、身体の生来の関口部を通して身体を貫通して、外科手術部位にアクセスしてもよい。器具の近位端で、シャフトは器具インターフェースに接続される。器具インターフェースは、ロボットアームの遠位端で駆動アセンブリと係合する。具体的には、器具インターフェースの個々の器具インターフェース要素は各々、駆動アセンブリのそれぞれの個々の駆動アセンブリインターフェース要素と係合する。器具インターフェースは、駆動アセンブリと取り外し可能に係合可能である。器具は、いかなるツールも必要とせずに、手動でロボットアームから取り外され得る。これにより、手術中に器具を駆動アセンブリから迅速に取り外し、別の器具を取り付けることが可能になる。

外科手術器具の遠位端では、シャフトの遠位端は、関節式カップリングによってエンドエフェクタに接続される。エンドエフェクタは、外科手術部位で外科手術手技に従事する。図２ａおよび図２ｂは、一対の顎をエンドエフェクタ２０１として有する例示的な器具の遠位端を示している。シャフト２０２は、関節式カップリング２０３によってエンドエフェクタ２０１に接続されている。関節式カップリング２０３は、数個のジョイントを備える。これらのジョイントは、エンドエフェクタの姿勢を、器具シャフトの方向に対して変更することを可能にする。図２ａおよび図２ｂには示されていないが、エンドエフェクタはまた、ジョイントを備えてもよい。図２ａおよび図２ｂの実施例では、関節式カップリング２０３は、ピッチジョイント２０４を備える。ピッチジョイント２０４は、ピッチ軸２０５を中心に回転し、ピッチ軸２０５はシャフト２０２の長手方向軸２０６に対して垂直である。ピッチジョイント２０４は、支持体２１３（以下に記載）、それゆえエンドエフェクタ２０１が、シャフトに対してピッチ軸２０５を中心に回転することを可能にする。図２ａおよび図２ｂの実施例では、関節式カップリングはまた、第１のヨージョイント２０７および第２のヨージョイント２１１を備える。第１のヨージョイント２０７は、第１のヨー軸２０８を中心に回転する。第２のヨージョイント２１１は、第２のヨー軸２１２を中心に回転する。ヨー軸２０８および２１２は、両方、ピッチ軸２０５に対して垂直である。ヨー軸２０８および２１２は、平行であってもよい。ヨー軸２０８および２１２は、同一線上であってもよい。関節式カップリング２０３は、支持体２１３を備える。一方の端部で、支持体２１３は、ピッチジョイント２０４によってシャフト２０２に接続される。その他方の端で、支持体２１３は、ヨージョイント２０７および２１１によってエンドエフェクタ２０１に接続される。この支持体は、関節式カップリングのその他の構造がより見やすくなるように、図示を容易にするために図２ａでは省略されている。図示されたエンドエフェクタ２０１は、２つのエンドエフェクタ要素２０９、２１０を備える。代替的に、エンドエフェクタは、単一のエンドエフェクタ要素を有してもよい。図２ａおよび図２ｂに示すエンドエフェクタ要素２０９、２１０は、対向する顎である。しかしながら、エンドエフェクタ要素は、任意のタイプの対向するエンドエフェクタ要素であってもよい。第１のヨージョイント２０７は、第１のエンドエフェクタ要素２０９と固定され、第１のエンドエフェクタ要素２０９が、支持体２１３およびピッチジョイント２０４に対して第１のヨー軸２０８を中心に回転することを可能にする。第２のヨージョイント２１１は、第２のエンドエフェクタ要素２１０と固定され、第２のエンドエフェクタ要素２１０が支持体２１３およびピッチジョイント２０４に対して第２のヨー軸２１２を中心に回転することを可能にする。図２ａでは、エンドエフェクタ要素２０９、２１０は、顎が当接する閉じた構成で示されている。一般的に、エンドエフェクタ要素２０９、２１０は、開口角度によって分離される。

図２ａおよび図２ｂに図示したジョイントは、対の駆動要素によって駆動される。駆動要素は、細長い。それらは、それらの長手方向の範囲に対して横方向に可撓性である。それらは、それらの長手方向の範囲に沿った圧縮および張力に抵抗する。各対の駆動要素は、器具シャフトの他方の端で、器具インターフェースのそれぞれの器具インターフェース要素に固定される。したがって、ロボットアームは、次のように駆動力をエンドエフェクタに伝える。駆動アセンブリインターフェース要素の動きにより、器具インターフェース要素が動き、これにより、駆動要素が動き、これにより、関節部および／またはエンドエフェクタの１つ以上のジョイントが動き、これにより、エンドエフェクタが動く。駆動要素は、ケーブルであり得る。駆動要素は、可撓性部分および剛性部分を備え得る。可撓性部分は、器具インターフェースおよび関節式カップリングの構成要素と係合し、剛性部分は、器具シャフトの全体または一部を通って延在する。例えば、可撓性部分はケーブルであってもよく、剛性部分はスポークであってもよい。他の剛性部分は、器具インターフェースまたは器具の関節式カップリング内にあってもよい。例えば、ラックおよびピニオンが、器具インターフェースまたは器具の関節式カップリング内にあってもよい。

図２ａおよび図２ｂは、第１のヨージョイント２０７の周りを移動するように制限されている、駆動要素の第１の対Ａ１、Ａ２を示している。駆動要素Ａ１、Ａ２は、第１のヨー軸２０８を中心に第１のエンドエフェクタ要素２０９を回転させる。図２ａおよび図２ｂは、第２のヨージョイント２１１の周りを移動するように制限されている、駆動要素の第２の対Ｂ１、Ｂ２を示している。駆動要素Ｂ１、Ｂ２は、第２のヨー軸２１２を中心に第２のエンドエフェクタ要素２１０を回転させる。図２ａおよび図２ｂはまた、ピッチジョイント２０４の周りを移動するように制限されている、駆動要素の第３の対Ｃ１、Ｃ２を示している。駆動要素Ｃ１、Ｃ２は、ピッチ軸２０５を中心にエンドエフェクタ２０１を回転させる。駆動要素Ｃ１および／またはＣ２に張力をかけることによって、エンドエフェクタ２０１をピッチ軸２０５を中心に回転させることができる。ピッチジョイント２０４およびヨージョイント２０７、２１１は、それらのそれぞれの駆動要素によって個別に駆動される。

エンドエフェクタ要素２０９および２１０は個別に回転可能である。エンドエフェクタ要素は、対向する回転方向に回転させることができる。例えば、エンドエフェクタ要素を、駆動要素Ａ２およびＢ１に張力をかけることによって、対向する回転方向に互いに向かって回転させることができる。エンドエフェクタ要素は、駆動要素Ａ１およびＢ２に張力をかけることによって、対向する回転方向に互いから遠ざかるように回転させることができる。両方のエンドエフェクタ要素は、駆動要素Ａ１およびＢ１、あるいはＡ２およびＢ２に張力をかけることによって、同じ回転方向に回転させることができる。これにより、エンドエフェクタ要素がピボット軸２０８および２１２を中心にヨーイング（偏揺れ）する。代替的に、駆動要素Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２のうちの１つのみに張力を印加することによって、一方のエンドエフェクタ要素が回転させられ得る（いずれかの回転方向に）が、他方のエンドエフェクタ要素が定位置に維持される。

図３は、例示的なロボット３００を例示する。ロボットは、外科手術手技が実施されるときに定位置に固定される基部３０１を備える。好適には、基部３０１は、シャーシに装着される。そのシャーシは、例えば、ロボットをベッドの高さに装着するためのベッドサイドカートなどのカートであってもよい。代替的に、シャーシは、天井に装着された装置、またはベッドに装着された装置であってもよい。

ロボットアーム３０２は、ロボットの基部３０１から外科手術器具３０４用の取り付け部３０３まで延在する。アームは、可撓性である。アームは、その長さに沿って複数の可撓性ジョイント３０５によって関節式に連結される。ジョイント間にあるのは、剛性アームリンク３０６である。図３のアームは、８つのジョイントを有する。ジョイントは、１つ以上のロールジョイント（ジョイントのいずれかの側上のアーム部材の長手方向に沿った回転軸を有する）、１つ以上のピッチジョイント（前のアーム部材の長手方向に対して横方向の回転軸を有する）、および１つ以上のヨージョイント（また、前のアーム部材の長手方向に対して横方向であり、かつ同じ場所に位置するピッチジョイントの回転軸に対しても横方向の回転軸を有する）を含む。図３の実施例では、ジョイント３０５ａ、３０５ｃ、３０５ｅ、および３０５ｈはロールジョイントであり、ジョイント３０５ｂ、３０５ｄ、および３０５ｆはピッチジョイントであり、ジョイント３０５ｇはヨージョイントである。ピッチジョイント３０５ｆおよびヨージョイント３０５ｇは、交差する回転軸を有する。したがって、基部３０１から取り付け部３０３へのジョイントの順序は、ロール、ピッチ、ロール、ピッチ、ピッチ、ヨー、ロールである。しかしながら、アームは、別様に連結され得る。例えば、アームは、８つより少ない、または８つより多いジョイントを有する場合がある。アームは、ジョイント、例えば、テレスコピックジョイントのそれぞれの側面の間の回転以外の動きを許容するジョイントを含み得る。ロボットは、ドライバ３０７のセットを含み、各ドライバ３０７は、ジョイント３０５のうちの１つ以上を駆動する。

取り付け部３０３は、外科手術器具３０４をロボットアームの遠位端に取り外し可能に取り付けられることを可能にする。外科手術器具は、アームの末端ジョイント３０５ｈの回転軸と直線的に平行に延在するように構成されてもよい。例えば、外科手術器具は、アームの末端ジョイントの回転軸と一致する軸に沿って延在してもよい。

ロボットアームは、一連のセンサ３０８、３０９を備える。これらのセンサは、ジョイントごとに、ジョイントの位置を検知するための位置センサ３０８、およびジョイントの回転軸の周りに加えられたトルクを検知するためのトルクセンサ３０９を備える。ジョイントの位置センサおよびトルクセンサのうちの一方または両方を、そのジョイントのモータと一体化させることができる。センサの出力は、制御システム１１８に渡される。

図４ａ、図４ｂおよび図４ｃは、ロボットアームの遠位端と器具の近位端との間のインターフェースを例示する。図４ａは、器具インターフェース４０１を例示する。器具インターフェース４０１は、器具シャフト２０２に強固に取り付けられる。器具シャフト２０２は、器具インターフェース４０１に対して回転したり、または他の方法で動いたりしない。器具インターフェースは、器具インターフェース要素４０２を含み、その各々が駆動要素に固定される。その駆動要素は、関節部２０３のジョイントを駆動するためにシャフト２０２を下って延在する。器具インターフェース要素４０２は、ロボットアームと接続して動作できるように露出される。

図４ｂは、ロボットアームの遠位端にある駆動アセンブリインターフェースを例示する。駆動アセンブリインターフェース要素４０３は各々、器具インターフェース要素４０２に対して相補的な形状を有する。したがって、駆動アセンブリインターフェース要素４０３は、器具インターフェース要素４０２を受容するように成形されている。駆動アセンブリインターフェース要素４０３はそれぞれ、親ねじ４０５に沿って、ロボットアームの遠位端の長手方向軸４０４に平行な方向に沿って駆動可能である。器具インターフェースは、駆動アセンブリ内に降下し、器具インターフェース要素４０２を駆動アセンブリインターフェース要素４０３に係合させる。図４ｃは、駆動アセンブリインターフェースに係合される器具インターフェースを例示する。ロボットアームはこれで、親ねじ４０５に沿って駆動アセンブリインターフェース要素４０３の動きを駆動することによって、関節部２０３の動きを駆動し得る。

外科医コンソールは、１つ以上の外科医入力装置を含む。各外科医入力装置は、外科医が制御入力を制御システムに提供することを可能にする。外科医入力装置は、例えば、ハンドコントローラ、ペダルなどのフットコントローラ、指もしくは身体の別の部分によって制御されるタッチセンサ式入力、音声制御入力装置、視線制御入力装置、またはジェスチャ制御入力装置であってもよい。外科医入力装置は、外科医が個別に操作し得る数個の入力を提供し得る。

図５は、例示的なハンドコントローラ５００を例示する。ハンドコントローラは、例えば、ジンバル配置（図示せず）によって外科医コンソールに接続される。これにより、ハンドコントローラを外科医コンソールに対して３度の並進自由度で動かすことが可能になる。こうした動きは、器具のエンドエフェクタ２０１の対応する動きを命令するために使用され得る。図示されたハンドコントローラは、右手による保持を意図するものである。鏡像ハンドコントローラは、左手によって保持され得る。ハンドコントローラは、手によって把持されるのに好適な本体５０１を備える。ハンドコントローラは、例えば、ボタン、スイッチ、レバー、スライド入力、またはトラックパッド５０３などの静電容量センサ入力などの追加の入力を備えてもよい。図５のハンドコントローラは、トリガ５０２を備える。トリガ５０２は、本体５０１に対して移動可能である。示されるハンドコントローラでは、トリガ５０２は、本体５０１に対して回転可能である。代替的に、または追加的に、トリガは、本体５０１に対して直線的に並進移動し得る。本体５０１に対するトリガ５０２の移動は、器具のエンドエフェクタ要素２０９、２１０の開閉を命令するために使用され得る。ハンドコントローラは、２つのトリガを備え得、各トリガは、エンドエフェクタ要素２０９、２１０の単一の異なる１つを個別に制御するためのものである。

制御システムは、外科医コンソールを外科手術ロボットに接続する。制御システムは、プロセッサおよびメモリを備える。メモリは、プロセッサによって実行され得るソフトウェアコードを非一時的な方法で記憶して、プロセッサに、本明細書に記載の様式で外科医コンソールおよびロボットアームおよび器具を制御させる。制御システムは、外科医入力装置から入力を受信し、これらをロボットアームのジョイント、および／または関節式カップリングのジョイント、および／またはエンドエフェクタのジョイントを動かすための制御信号に変換する。制御システムは、これらの制御信号をロボットアームに送信し、それに応じて、対応するジョイントが駆動される。それによって、外科手術器具の操作は、外科医入力装置の操作に応答して制御システムによって制御される。

以下でより詳細に説明するように、制御システムはまた、さらなる入力を受信する。制御システムは、このさらなる入力をロボットアームのジョイント、および／または関節式カップリングのジョイント、および／またはエンドエフェクタのジョイントを動かすための制御信号に変換することによって、このさらなる入力に上記と同じ方法で応答する。制御システムは、これらの制御信号をロボットアームに送信し、それに応じて、対応するジョイントが駆動される。それによって、外科手術器具およびロボットアームの操作がまた、さらなる入力に応答して制御システムによって制御される。

手術中の時間で、外科医が器具をまっすぐにしたい場合がある。例えば、外科手術器具が本体から取り外されているとき、それはポートを通過する。外科手術器具の遠位端は、ポートを通して嵌合するためにまっすぐになっている。これを行うために、外科医は、外科医入力装置を手動で操作して、関節式カップリングの各ジョイントを回転させ、器具をまっすぐにすることができる。理想的には、外科医が外科手術器具の遠位端がポートに到達する前にまっすぐな位置にあることを視覚的に確認できるように、器具の遠位端は、本体内部の内視鏡からのビデオフィードで目に見える。

別の実施例として、縫合時、外科手術器具の回転が繰り返し命令される。これは、器具のシャフトのロールジョイントを回転させるか、またはロボットアームの最終ロールジョイント３０５ｈを回転させることによって達成され得る。これにより、ロールジョイントがジョイント限界に達することができる。外科手術器具は、再び縫合に使用することができるように、ロールジョイントをアンロールすることによってまっすぐになる。これを行うために、外科医は、外科医入力装置を手動操作して、器具をアンロールすることができる。器具が完全にアンロールされている場合、明らかでない場合がある。上述の両方のシナリオにおいて、外科医は器具の制御を維持している。これらのシナリオで外科手術器具の制御を保持する外科医は、安全上の理由から重要である。

図６は、ユーザによって作動される入力からの命令に応答して外科手術器具がまっすぐになるように制御する方法を記述する。

ステップ６０１で、制御システムは、手術器具をまっすぐにするための命令をユーザが作動する入力から受信する。入力は、外科医のコンソール１１２の一部であってもよい。例えば、入力は、ユーザの手の運動によって作動するように構成されたハンドコントローラ５００上であってもよい。例えば、入力は、ハンドコントローラ上のボタン、スイッチ、またはスライダであってもよい。入力は、ユーザの手の両方の動きによって作動するように構成された２つのハンドコントローラからの組み合わされた入力であってもよい。例えば、入力は、ハンドコントローラの両方で同時にボタンを押すことである可能性がある。入力は、ユーザの音声によって作動される外科医のコンソール１１２上の音声センサであってもよい。外科医のコンソール上の記載される例示的な入力については、外科医はユーザである。

代替的に、または追加的に、入力は、外科手術ロボットアーム上にあってもよい。代替的に、または追加的に、入力は、例えば、カートまたはベッドなどの、外科手術ロボットアームが装着される支持構造上であってもよい。例えば、入力は、ロボットアームまたは支持構造の外部ケーシング上に位置するボタン、スイッチ、スライダ、またはタッチパッドであってもよい。ロボットアームまたは支持構造上の記載される例示的な入力については、病室スタッフのメンバーがユーザである。

システムは、外科手術器具をまっすぐにするためにユーザによって作動され得る２つ以上の入力を備えてもよい。例えば、入力のうちの１つは、外科医のコンソール１１２上に位置してもよく、入力のうちの別の１つは、ロボットアーム上に位置してもよい。

ステップ６０２では、制御システムは、駆動力が関節式カップリングおよび／または器具シャフトの１つ以上のジョイントに適用されるように命令して、器具を駆動して、所定の構成を採用することによって、受信した命令に応答する。

エンドエフェクタは、器具のシャフトの遠位端のプロファイルに対する姿勢の範囲を採用することができ、各々は、その回転軸の周りの関節式カップリング２０３のジョイントの回転角度に依存する。ステップ６０２の所定の構成は、エンドエフェクタのプロファイルがシャフトの遠位端のプロファイルと最も密接に整列するものである場合がある。言い換えれば、エンドエフェクタがシャフトの遠位端のプロファイルに対して採用し得る姿勢の範囲のうち、所定の構成は、エンドエフェクタがシャフトの遠位端の投影されたプロファイルと最も厳密に整列しているものである。シャフトの遠位端の投影されたプロファイルは、図２ｂの点線２１５で示されている。この所定の構成では、支持体２１３は、ピッチジョイント２０５の周りでシャフト２０２に対して回転せず、ならびに／またはエンドエフェクタ２０１は、ヨージョイント２０７および２１１の周りで支持体２１３に対して回転せず、ならびに／またはエンドエフェクタ要素２０９、２１０の開口角度は最小限である。エンドエフェクタ要素２０９、２１０の開口角度は、それらが当接する場合、ゼロであってもよい。所定の構成において、関節式カップリング２０３の各ジョイントは、その運動範囲の中心にあってもよい。ステップ６０２の所定の構成は、エンドエフェクタが、シャフトの遠位端のプロファイルと最も厳密に整列されるのとは異なる、シャフトに対する姿勢を有するものであってもよい。

所定の構成では、器具シャフトのロールジョイントは、その運動範囲の中心にあってもよい。これは、駆動力がロールジョイントをその軸の周りで駆動するように命令することによって実装される。このため、外科医がロールジョイントの限界に達したときに手動で器具を能動的にアンロールする必要はもはやない。所定の構成では、器具シャフトのロールジョイントは、その運動範囲の１つの限界でもよく、その限界は、反対の回転方向における外科医の反復的なロール運動によって到達するジョイント限界とは異なる。例えば、縫合手術において、制御システムが、縫合手術が継続するという情報を受信する場合、外科手術器具のロールジョイントをその運動範囲の中心を超えて他のジョイント限界までアンロールすることによって、入力の受信に応答することができる。これにより、縫合運動の継続に利用可能な移動が最大化される。

したがって、ユーザが入力を作動させることに応答して、器具の遠位端が、まっすぐにされてもよい。入力は、単一の入力であってもよい。外科手術器具が本体から取り除かれる実施例では、単一の入力に応答して、外科手術器具は、ポートを通して収納することができるまっすぐな構成を採用するように制御される。このため、外科医は、器具がポートを通して安全に収納されるように、関節式カップリングの各ジョイントを正しい程度まで能動的にまっすぐにする必要はなくなる。

ステップ６０２で、制御システムは、ロボットアームを駆動して所定のアーム構成を採用するために、駆動力がロボットアームの１つ以上のジョイントに適用されるように命令することによって、ステップ６０１で受信した命令に応答し得る。

例えば、所定のアーム構成は、端末ロールジョイント３０５ｈがその動作範囲の中心にあるものであってもよい。外科手術器具が、例えば、縫合手術中に、入力（単一の入力であってもよい）に応答して、巻かれるようになった実施例では、外科手術器具は、アンロールされたロボットアームのロールジョイント３０５ｈによってアンロールされる。これは、駆動力がロールジョイント３０５ｈのみをその軸の周りで駆動するように命令することによって実装される。このため、外科医がロールジョイント３０５ｈの限界に達したときに手動で器具を能動的にアンロールする必要はもはやない。縫合手術では、外科医は針を手放すか、別の器具に針を通すことができ、その後、入力を作動させて、器具をアンロールし、その後、針をピックアップして縫合を続けることができる。

所定のアーム構成は、端末ロールジョイント３０５ｈが、その動作範囲の１つの限界にあり、その限界は、反対の回転方向における外科医の反復的なロール運動によって到達するジョイント限界とは異なるものであってもよい。例えば、縫合手術において、制御システムが、縫合手術が継続するという情報を受信する場合、ロールジョイント３０５ｈで外科手術器具をその運動範囲の中心を超えて他のジョイント限界までアンロールすることにより、入力の受信に応答することができる。これにより、縫合運動の継続に利用可能な移動が最大化される。

所定の構成は、ロボットアームの駆動アセンブリインターフェースが、ロボットが水平表面上にあるときに上向きに配向された構成であってもよい。図４ｃを参照すると、駆動アセンブリインターフェース（器具インターフェースと接合する）は、Ｘ方向を向いている。この方向Ｘは、ロボットが水平表面上にあるとき、所定の構成で垂直である。これは、駆動アセンブリインターフェースが方向Ｘに向くように、ロボットアームジョイントの一部または全部に回転するように命令することによって実装される。これにより、病室スタッフがロボットアームに器具を着脱するのが容易になる。

制御システムは、所定のアーム構成を、手術開始前に外科手術器具がアームに取り付けられた時点でのロボットアームの構成であるように設定してもよい。典型的には、病室スタッフは、ロボットアームジョイントがいずれもジョイント限界に近づいていないこの時点で、アームをＵ字形状（またはホースシュー形状）構成に操作する。制御システムは、ジョイント位置センサ３０８から各ジョイントの角度位置を受信する。制御システムは、受信したジョイント位置のセットを所定のアーム構成として記録する。

所定の構成は、上述の任意の１つまたは所定の構成の組み合わせであってもよい。

器具をまっすぐにするための入力の誤用を防ぐために、制御システムは、以下の注意事項のうちの任意の１つまたは組み合わせを実装することができる。
１．制御システムは、外科医が外科手術器具を能動的に制御しているかどうかを決定し得る。ステップ６０１で命令を受信すると、制御システムは、外科医が手術器具を能動的に制御していると制御システムが決定した場合にのみ、ステップ６０２に進む。制御システムは、外科医入力装置のクラッチボタンが作動していると決定すると、外科医が手術器具を能動的に制御していると決定し得る。
２．制御システムは、器具変更モードが有効になっているかどうかを決定し得る。ステップ６０１で命令を受信すると、制御システムは、器具変更モードが有効になっていると制御システムが決定した場合にのみ、ステップ６０２に進む。器具変更モードでは、ステップ６０１の後であるが、ステップ６０２の前に、制御システムは、エンドエフェクタ要素２０９、２１０を開放するように命令してもよい。これにより、エンドエフェクタは、外科手術器具を外科手術部位から抽出する前に、それが握っていた組織を解放する。次に、外科手術器具が外科手術部位から収納され始めたことを検出すると、制御システムは、ステップ６０２に進み、器具に所定の構成を採用させる。
３．制御システムは、ステップ６０１で命令を受信した後、ステップ６０２で駆動力が適用されるように命令する前に、所定の間隔Ｔを待機してもよい。時間間隔Ｔの間にユーザによる入力が作動されなくなる場合、制御システムは、ステップ６０２に進まない。Ｔは、１０ｍｓ～１０００ｍｓの範囲内であってもよい。Ｔは、２００ｍｓであってもよい。
４．制御システムは、ブレーキがロボットアームに適用されたかどうかを決定し得る。ステップ６０１で命令を受信すると、制御システムは、ブレーキが適用されていると制御システムが決定した場合にのみ、ステップ６０２に進む。
５．制御システムは、ユーザがステップ６０１で入力を作動させ続ける期間の間のみ、ステップ６０２で器具に所定の構成を採用させるように駆動力が適用されるように命令する。ユーザが入力の作動を停止する場合、制御システムは、ステップ６０２の駆動力が適用されるように命令することを停止する。
６．制御システムは、衝突回避機構を実装し得る。ステップ６０１で命令を受信すると、制御システムは、ステップ６０２を実装する際にロボットアームが別の構造（別のロボットアームなど）と衝突しないと制御システムが決定した場合にのみ、ステップ６０２に進む。
７．制御システムは、器具が周囲の組織に接触したり、または干渉したりすることなく安全に移動するかどうかを決定するために、外科手術部位で特徴の検出／認識を実装し得る。ステップ６０１で命令を受信すると、制御システムは、ステップ６０２を実装するときに周囲の組織を干渉しないようにするために、制御システムが器具のエンドエフェクタの周囲に十分なクリアランスがあると決定した場合にのみ、ステップ６０２に進む。

ステップ６０１で入力から命令を受信することに応答して、制御システムは、器具の現在の構成を所定の構成と比較し得る。次に、制御システムは、器具の現在の構成および所定の構成が、器具の公差値よりも大きく異なる場合にのみ、ステップ６０２を実装するために続行することができる。器具の各ジョイントは、個々の公差値を有してもよい。例えば、この個々の公差値は、０．００５～０．０２ラジアンの範囲内であってもよい。個々の公差値は、０．０１ラジアンであってもよい。エンドエフェクタ要素の開口角度はまた、個々の公差値を有してもよい。任意の個々のジョイントが、その個々の公差値を超える場合、または開口角度が、その個々の公差値を超える場合、現在の構成は、器具の公差値を超えて、器具の所定の構成を超えると決定される。現在の構成が、器具の公差値を超えて所定の構成と異ならない場合、制御システムは、器具をすでに所定の構成を有するものとして扱い、したがって、ステップ６０２の実装に進まない。

ステップ６０１で入力から命令を受信することに応答して、制御システムは、ロボットアームの現在の構成を所定のアーム構成と比較し得る。次に、制御システムは、ロボットアームの現在の構成および所定のアーム構成がアームの公差値を超えて異なる場合にのみ、駆動力がロボットアームのジョイントに適用されるように命令することに進んでもよい。ロボットアームの最終ロールジョイント３０５ｈのみが考慮され得る。言い換えれば、ロボットアームの現在の構成は、最終ロールジョイント３０５ｈが個々の公差値を超えてその所定のジョイント位置と異なる場合にのみ、アームの公差値を超えて所定のアーム構成と異なるとみなすことができる。最終ロールジョイントの個々の公差値は、０．０００５～０．０１ラジアンの範囲内であってもよい。最終ロールジョイントの個々の公差値は、０．００１ラジアンであってもよい。代替的に、ロボットアームの各ジョイントは、個々のアームの公差値を有してもよい。この場合、任意の個々のジョイントが、その個々の公差値を超える場合、現在のアーム構成は、アームの公差値を超えて、所定のアーム構成を超えると決定される。現在のアーム構成が、アームの公差値を超えて所定のアーム構成と異ならない場合、制御システムは、アームをすでに所定のアーム構成を有するものとして扱い、したがって、駆動力がロボットアームのジョイントに適用されるように命令して、その構成を所定のアーム構成に変更することに進まない。

上述の公差アプローチを使用することで、計算の丸め誤差のために、器具／ロボットアームが所定の構成の周りで無期限に振動するように駆動されることが防止される。

本明細書に記載の方法を実施するための制御システムは、図１に示すように、制御システム１１８で実装されてもよい。この場合、制御システム１１８は、外科医のコンソール１１２からの入力、およびロボットアーム１００からの入力の両方を受信する。ステップ６０１の入力がロボットアームまたは支持構造上に位置特定される場合、この入力からの命令は、ロボットアームまたは支持構造から制御システム１１８へ送信される。外科医のコンソール１１２および入力から矛盾する命令を受信すると、制御システムは、入力からの命令で、外科医のコンソールからの命令をオーバーライドし得る。これは、ロボットアーム状態機械および／またはロボットシステム全体の状態機械をチェックする制御システムの対象であり得る。

本明細書に記載の方法を実施するための制御システムは、ロボットアームで実装されてもよい。例えば、入力がロボットアーム上に位置特定される実施例では、制御システムはまた、ロボットアームに位置特定されてもよい。アーム制御システムは、プロセッサおよびメモリを備える。メモリは、プロセッサによって実行され得るソフトウェアコードを非一時的な方法で記憶して、プロセッサに、本明細書に記載の様式でロボットアームおよび器具を制御させる。アーム制御システムは、制御システム１１８からの入力を受信し、またユーザによって作動される入力を受信する。アーム制御システムは、これらをロボットアームのジョイント、および／または関節式カップリングのジョイント、および／またはエンドエフェクタのジョイントを動かすための制御信号に変換する。アーム制御システムは、制御システム１１８およびユーザによって作動される入力から矛盾する命令を受信し得る。矛盾する命令を受信すると、アーム制御システムは、入力からの命令で、制御システム１１８からの命令をオーバーライドし得る。これは、外科医のコンソールに由来する位置命令をアーム制御システムによってオーバーライドすることを可能にする、モードフィールドまたはフラグを含む、制御システム１１８からアーム制御システムによって受信されるデータパケットによって実装され得る。モードフィールドは、ロボットアームのモードに関する情報を含む。例示的なモードは、外科医がロボットアームを制御して、外科手術を実施する、外科手術モード、およびロボットアームから器具を安全に除去し、別の器具を取り付けることができる、器具変更モードである。このモード情報は、他の方法としてアーム制御システムがシステム状態機械からこの情報を取得する必要なしに、アーム制御システムが外科医のコンソールからの命令よりも入力からの命令を効率的に優先するのに役立つ。

制御システムは、ロボット外科手術システム全体にわたって分配されていてもよい。例えば、制御システム１１８は、外科医のコンソール上で作動される入力に対して図６の方法を実施することができ、一方で、アーム制御システムは、ロボットアーム上で作動される入力に対して図６の方法を実施することができる。

本明細書に記載の方法は、既知の方法と比較して外科医からの労力を削減しながら、外科医が器具の制御を維持する安全な方法で、器具を名目上のまっすぐな構成に戻すことを可能にする。

エンドエフェクタは、任意の好適な形態を取り得る。例えば、エンドエフェクタは、一対の弯剪刀、一対のモノポーラ剪刀などの電気外科手術器具、針ホルダ、一対の顎、または有窓把持具であってもよい。

本明細書に説明されるロボットは、外科手術以外の目的のものであってもよい。例えば、ポートは、自動車エンジンなどの製造品内の検査ポートであってもよく、ロボットは、エンジン内部を見るための視認ツールを制御し得る。

本明細書によって、本出願人は、本明細書に説明される各個々の特徴および２つ以上のかかる特徴の任意の組み合わせを、かかる特徴または組み合わせが、当業者に共通する一般知識に照らして、全体として本明細書に基づいて行うことができるような程度まで、かかる特徴または特徴の組み合わせが、本明細書に開示する任意の問題を解決するかにかかわらず、かつ特許請求の範囲を限定することなく、分離して開示する。本出願人は、本発明の態様が、任意のかかる個々の特徴または特徴の組み合わせからなり得ることを示している。前述の説明を考慮すると、本発明の範囲内で様々な修正を行うことができることは当業者には明らかであろう。
なお、本発明は、実施の態様として以下の内容を含む。
［態様１］
遠隔外科医のコンソールでの遠隔外科医入力装置の操作に応答して、外科手術器具の操作を制御するための制御システムであって、前記外科手術器具が、外科手術ロボットアームによって支持されており、前記外科手術ロボットアームが、基部と前記外科手術器具の取り付け部との間の一連のリンクを備え、前記リンクが、ジョイントによって挟まれており、前記外科手術器具が、関節式カップリングによってシャフトの遠位端に接続されたエンドエフェクタを備え、前記関節式カップリングが、前記エンドエフェクタが前記シャフトの前記遠位端に対する姿勢の範囲を採用することを可能にする、１つ以上のジョイントを備え、前記制御システムが、
前記手術器具をまっすぐにするための命令をユーザが作動する入力から受信することと、
前記受信した命令に応答して、
（ｉ）駆動力が前記関節式カップリングのジョイントに適用されるように命令して、前記器具を駆動し、それにより、前記エンドエフェクタのプロファイルが前記シャフトの前記遠位端のプロファイルと最も密接に整列する所定の構成を採用すること、および
（ｉｉ）駆動力が前記外科手術ロボットアームの１つ以上のジョイントに適用されるように命令して、前記外科手術ロボットアームを駆動し、それにより、所定のアーム構成を採用することと、を行うように構成されている、制御システム。
［態様２］
前記所定の構成において、前記関節式カップリングの各ジョイントが、その運動範囲の中心にある、態様１に記載の制御システム。
［態様３］
前記関節式カップリングが、ピッチジョイントおよび２つのヨージョイントを備える、態様１または２に記載の制御システム。
［態様４］
前記エンドエフェクタが、開口角度によって分離された一対の対向可能なエンドエフェクタ要素を備え、前記所定の構成では、前記開口角度が、最小化される、態様１～３のいずれか一項に記載の制御システム。
［態様５］
前記外科手術ロボットアームが、前記外科手術器具の前記取り付け部に隣接する端末ジョイントを備え、その端末ジョイントが、ロールジョイントであり、前記受信した命令に応答して、前記制御システムが、駆動力が前記ロールジョイントに適用されるように命令して、前記ロールジョイントをその運動範囲の前記中心に駆動するように構成されている、態様１～４のいずれか一項に記載の制御システム。
［態様６］
前記所定のアーム構成において、前記外科手術ロボットアームが水平表面上にあるときに、前記外科手術器具が前記外科手術器具の前記取り付け部から垂直に取り付けられ、および／または除去され得るように、前記外科手術器具の前記取り付け部が、配向されている、態様１～５のいずれか一項に記載の制御システム。
［態様７］
前記所定のアーム構成が、前記外科手術器具が前記外科手術器具の前記取り付け部に取り付けられている間に、前記ロボットアームの構成に一致する、態様１～６のいずれか一項に記載の制御システム。
［態様８］
前記入力から前記命令を受信すると、所定の時間待機してから、駆動力が前記関節式カップリングおよび／またはロボットアームジョイントに適用されるように命令することによって応答するように構成されている、態様１～７のいずれか一項に記載の制御システム。
［態様９］
前記入力から前記命令を受信すると、前記外科手術器具の現在の構成を測定することと、前記外科手術器具の前記現在の構成が、器具の公差値よりも大きく前記所定の構成と異なる場合にのみ、駆動力が前記関節式カップリングのジョイントに適用されるように命令することと、を行うように構成されている、態様１～８のいずれか一項に記載の制御システム。
［態様１０］
前記入力から前記命令を受信すると、前記ロボットアームの前記現在の構成を測定することと、前記ロボットアームの前記現在の構成が、アームの公差値よりも大きく前記所定の構成と異なる場合にのみ、駆動力が前記外科手術ロボットアームのジョイントに適用されるように命令することと、を行うように構成されている、態様１～９のいずれか一項に記載の制御システム。
［態様１１］
前記入力が、前記遠隔外科医のコンソールの一部である、態様１～１０のいずれか一項に記載の制御システム。
［態様１２］
前記入力が、前記遠隔外科医のコンソールのハンドコントローラ上に位置特定されており、前記入力が、前記ユーザの手の運動によって作動することができる、態様１１に記載の制御システム。
［態様１３］
前記入力が、前記ユーザの音声によって作動することができる音声センサである、態様１１に記載の制御システム。
［態様１４］
前記入力が、前記遠隔外科医のコンソールの２つのハンドコントローラ上に位置特定された組み合わされた入力であり、前記組み合わされた入力が、前記ユーザの手の両方の運動によって作動することができる、態様１３に記載の制御システム。
［態様１５］
前記命令を受信すると、
前記外科医が前記外科手術器具を能動的に制御しているかどうかを決定することと、
前記外科医が前記外科手術器具を能動的に制御している場合にのみ、駆動力が前記関節式カップリングのジョイントに適用されるように命令することによって、前記受信した命令に応答することと、を行うように構成されている、態様１１～１４のいずれか一項に記載の制御システム。
［態様１６］
前記入力が、前記外科手術ロボットアーム上にある、態様１～１０のいずれか一項に記載の制御システム。
［態様１７］
前記命令を受信すると、
器具変更モードが有効になっているかどうかを決定することと、
前記器具変更モードが有効になっている場合にのみ、駆動力が前記関節式カップリングのジョイントに適用されるように命令することによって、前記受信した命令に応答することと、を行うように構成されている、態様１５に記載の制御システム。
［態様１８］
前記入力が前記ユーザによって作動されている間にのみ、駆動力が前記関節式カップリングのジョイントおよび／またはロボットアームジョイントに適用されるように命令するように構成されている、態様１～１７のいずれか一項に記載の制御システム。
［態様１９］
前記外科手術ロボットアーム上の前記入力から前記命令を受信することと、
前記遠隔外科医入力装置上の入力から別の命令を受信することであって、前記他の命令が、前記外科手術器具を操作する、受信することと、
前記外科手術ロボットアーム上の前記入力からの前記命令で、前記他の命令をオーバーライドすることと、を行うように構成されている、態様１６～１８のいずれか一項に記載の制御システム。

Claims (13)

1. 遠隔外科医のコンソールでの遠隔外科医入力装置の操作に応答して、外科手術器具の操作を制御するための制御システムであって、前記外科手術器具が、外科手術ロボットアームによって支持されており、前記外科手術ロボットアームが、基部と前記外科手術器具の取り付け部との間の一連のリンクを備え、前記リンクが、ジョイントによって挟まれており、前記外科手術器具が、関節式カップリングによってシャフトの遠位端に接続されたエンドエフェクタを備え、前記関節式カップリングが、前記エンドエフェクタが前記シャフトの前記遠位端に対する姿勢の範囲を採用することを可能にする、１つ以上のジョイントを備え、前記制御システムが、
   前記手術器具をまっすぐにするための命令をユーザが作動する入力から受信することと、
   前記受信した命令に応答して、
   （ｉ）器具駆動力が前記関節式カップリングのジョイントに適用されるように命令して、前記器具を駆動し、それにより、前記エンドエフェクタのプロファイルが前記シャフトの前記遠位端の投影されたプロファイルと整列する所定の構成を採用すること、および
   （ｉｉ）外科手術ロボットアーム駆動力が前記外科手術ロボットアームの１つ以上のジョイントに適用されるように命令して、前記外科手術ロボットアームを駆動し、それにより、所定のアーム構成を採用することと、を行うように構成されている、制御システム。
2. 前記所定の構成において、前記関節式カップリングの各ジョイントが、それぞれのジョイントの角度運動範囲の中心にある、請求項１に記載の制御システム。
3. 前記関節式カップリングが、ピッチジョイントおよび２つのヨージョイントを備える、請求項１または２に記載の制御システム。
4. 前記エンドエフェクタが、一対の対向可能なエンドエフェクタ要素を備え、前記所定の構成では、前記エンドエフェクタ要素が互いに当接している、請求項１～３のいずれか一項に記載の制御システム。
5. 前記外科手術ロボットアームが、前記外科手術器具の前記取り付け部に隣接する端末ジョイントを備え、その端末ジョイントが、ロールジョイントであり、前記受信した命令に応答して、前記制御システムが、駆動力が前記ロールジョイントに適用されるように命令して、前記ロールジョイントを前記ロールジョイントの角度運動範囲の中心に駆動するように構成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の制御システム。
6. 前記外科手術ロボットアームの前記基部が水平表面上にあり、かつ、前記外科手術ロボットアームが前記所定のアーム構成にあるとき、前記外科手術器具が前記水平表面に対して垂直方向に前記外科手術器具の前記取り付け部から取り付け可能および／または取り外し可能であるように、前記外科手術器具の前記取り付け部が、配向されている、請求項１～５のいずれか一項に記載の制御システム。
7. 前記所定のアーム構成において、前記外科手術ロボットアームの前記ジョイントの位置が、前記外科手術器具が前記外科手術器具の前記取り付け部に取り付けられた時点で前記外科手術ロボットアームの前記ジョイントが位置していた位置と一致する、請求項１～６のいずれか一項に記載の制御システム。
8. 前記入力から前記命令を受信すると、所定の時間待機してから、駆動力が前記関節式カップリングおよびロボットアームジョイントに適用されるように命令することによって応答するように構成されている、請求項１～７のいずれか一項に記載の制御システム。
9. 前記外科手術器具の各ジョイントが個々の公差値を有しており、前記外科手術ロボットアームの各ジョイントが個々の公差値を有しており、
   前記制御システムは、前記入力から前記命令を受信すると、
   前記外科手術器具の前記ジョイントの現在の構成を測定し、前記外科手術器具の前記ジョイントの前記現在の構成において、任意の個々のジョイントがそのジョイントの前記個々の公差値を超える場合にのみ、駆動力が前記関節式カップリングのジョイントに適用されるように命令すること、ならびに
   前記外科手術ロボットアームの前記ジョイントの現在の構成を測定し、前記外科手術ロボットアームの前記ジョイントの前記現在の構成において、任意の個々のジョイントがそのジョイントの前記個々の公差値を超える場合にのみ、駆動力が前記外科手術ロボットアームのジョイントに適用されるように命令すること、を行うように構成されている、請求項１～８のいずれか一項に記載の制御システム。
10. 前記入力が、
    （ｉ）前記遠隔外科医のコンソールのハンドコントローラ上に位置特定されており、前記入力が、前記ユーザの手の運動によって作動することができる、入力、または
    （ｉｉ）前記ユーザの音声によって作動することができる音声センサ、または
    （ｉｉｉ）前記遠隔外科医のコンソールの２つのハンドコントローラ上に位置特定された組み合わされた入力であり、前記組み合わされた入力が、前記ユーザの手の両方の運動によって作動することができる、入力、のうちの１つである、請求項１～９のいずれか一項に記載の制御システム。
11. 前記入力が、前記外科手術ロボットアーム上にある、請求項１～９のいずれか一項に記載の制御システム。
12. 前記命令を受信すると、
    器具変更モードが有効になっているかどうかを決定することと、
    前記器具変更モードが有効になっている場合にのみ、駆動力が前記関節式カップリングのジョイントに適用されるように命令することによって、前記受信した命令に応答することと、を行うように構成されている、請求項１１に記載の制御システム。
13. 前記外科手術ロボットアーム上の前記入力から前記命令を受信することと、
    前記遠隔外科医入力装置上の入力から別の命令を受信することであって、前記別の命令が、前記外科手術器具を操作する、受信することと、
    前記外科手術ロボットアーム上の前記入力からの前記命令で、前記別の命令をオーバーライドすることと、を行うように構成されている、請求項１１または１２に記載の制御システム。

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