JPH05337117A - Manipulator controller - Google Patents
Manipulator controllerInfo
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- JPH05337117A JPH05337117A JP4144300A JP14430092A JPH05337117A JP H05337117 A JPH05337117 A JP H05337117A JP 4144300 A JP4144300 A JP 4144300A JP 14430092 A JP14430092 A JP 14430092A JP H05337117 A JPH05337117 A JP H05337117A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、スコープ及び処置具
等を支持する複数のマニピュレータを制御するマニピュ
レータ制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manipulator control device for controlling a plurality of manipulators that support a scope, a treatment tool and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、腹部に気腹針を差込んで腹腔に炭
酸（ＣＯ2 ）ガスを送り込んで膨脹させ、さらに、先端
が尖った形状で円筒状に形成され、その孔には逆止弁が
設けられたトカラールという手術具を、腹部に複数差込
んで孔を開き、この複数の孔からスコープ（内視鏡）、
処置具を腹腔内に挿入して、腹腔内の患部を処置する、
開腹せずに患部を手術する腹腔鏡下手術が開発され、実
際に行われるようになった。このような腹腔鏡下手術で
は、スコープによりモニタに映し出された腹腔内の患部
の状態を見ながら、処置具を遠隔操作して患部の摘出手
術等を行う。2. Description of the Related Art In recent years, a pneumoperitoneum needle is inserted into the abdomen to inflate carbon dioxide (CO2) gas into the abdominal cavity to inflate it, and further, it is formed into a cylindrical shape with a sharp tip, and a check valve is formed in the hole. Insert a plurality of surgical tools called Tokaral, which are provided in the abdomen, to open a hole, and then use a scope (endoscope) from the holes.
Inserting a treatment tool into the abdominal cavity to treat the affected area in the abdominal cavity,
Laparoscopic surgery, which operates on the affected area without laparotomy, has been developed and put into practice. In such a laparoscopic surgery, a surgical operation is performed by remotely operating the treatment tool while observing the state of the affected area in the abdominal cavity displayed on a monitor by a scope.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上述したような腹腔鏡
下手術では、スコープによりモニタに映し出される患部
の範囲（スコープの視野）が限定されているため、処置
具の先端の移動に対応して即座にスコープの視野が移動
する必要がある。すなわち、処置具の先端（患部を処置
する部分）がモニタ画面の端に映し出されたり、モニタ
画面から外れてしまうと手術が難しくなるため、処置具
の先端を常にモニタ画面の中央付近に位置させることが
重要となり、スコープの視野が処置具の先端の移動に対
応して即座に移動できるかできないかは、手術時間に大
きく影響してしまう。In the laparoscopic surgery as described above, since the scope of the affected area (scope's visual field) displayed on the monitor is limited by the scope, the movement of the distal end of the treatment tool is dealt with. The scope's field of view needs to move immediately. In other words, if the tip of the treatment tool (the part that treats the affected area) is displayed on the edge of the monitor screen or is off the monitor screen, surgery becomes difficult. It becomes important, and whether or not the visual field of the scope can be moved immediately in response to the movement of the distal end of the treatment instrument greatly affects the operation time.
【０００４】そのため従来、処置具及びスコープを操作
する者（医師やその助手等）が、処置具及びスコープを
保持する装置の操作に高度に習熟している必要があると
いう問題があり、さらに処置具を操作する者とスコープ
を操作する者との間で密接な連絡を取らなければならな
いという問題がある。Therefore, conventionally, there has been a problem that a person who operates the treatment tool and the scope (a doctor or an assistant thereof) needs to be highly skilled in the operation of the device holding the treatment tool and the scope. There is the problem that close contact must be made between the person who operates the tool and the person who operates the scope.
【０００５】そこでこの発明は、処置具の先端の移動に
対応して即座にスコープの視野を移動させることがで
き、従って処置具及びスコープの操作に高度に習熟して
いない人でも、密接な連絡を行うことなく処置具及びス
コープを操作することができるマニピュレータ制御装置
を提供することを目的とする。Therefore, according to the present invention, the visual field of the scope can be instantly moved in response to the movement of the distal end of the treatment instrument, so that even a person who is not highly skilled in operating the treatment instrument and the scope can make close contact with each other. An object of the present invention is to provide a manipulator control device capable of operating a treatment tool and a scope without performing the above.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明は、体腔内の観
察を行うスコープを支持する第１のマニピュレータと、
この第１のマニピュレータを駆動制御する第１の制御手
段と、体腔内で患部の処置を行う処置具を支持する第２
のマニピュレータと、この第２のマニピュレータを駆動
制御する第２の制御手段と、第１の制御手段と第２の制
御手段との間でスコープの位置データ及び処置具の位置
データの授受を行う通信手段とを有し、第１の制御手段
及び第２の制御手段はそれぞれ処置具の位置データ及び
スコープの位置データに基づいて、スコープと処置具と
が所望の位置関係を保つように第１のマニピュレータ及
び第２のマニピュレータを駆動制御するものである。The present invention provides a first manipulator for supporting a scope for observing the inside of a body cavity,
A first control means for driving and controlling the first manipulator, and a second control means for supporting a treatment tool for treating the affected part in the body cavity.
Communication between the second manipulator, the second control means for driving and controlling the second manipulator, and the position data of the scope and the position data of the treatment tool between the first control means and the second control means. And a first control means and a second control means, based on the position data of the treatment tool and the position data of the scope, respectively, so as to maintain a desired positional relationship between the scope and the treatment tool. The manipulator and the second manipulator are driven and controlled.
【０００７】[0007]
【作用】このような構成の本発明において、通信手段に
より、第１の制御手段から第２の制御手段へスコープの
位置データが送信され、第２の制御手段から第１の制御
手段へ処置具の位置データが送信される。第１の制御手
段及び第２の制御手段はそれぞれ受信した処置具の位置
データ及びスコープの位置データに基づいて、スコープ
と処置具とが所望の位置関係を保つように第１のマニピ
ュレータ及び第２のマニピュレータを制御する。In the present invention having such a structure, the position data of the scope is transmitted from the first control means to the second control means by the communication means, and the treatment tool is transmitted from the second control means to the first control means. Position data is transmitted. The first control means and the second control means, based on the position data of the treatment tool and the position data of the scope, respectively received, the first manipulator and the second manipulator so as to maintain a desired positional relationship between the scope and the treatment tool. Control the manipulator of.
【０００８】従って、第２のマニピュレータにより処置
具が移動すると、処置具とスコープとが所望の位置関係
を保つように第１のマニピュレータによりスコープが移
動する。また、第１のマニピュレータによりスコープが
移動すると、処置具とスコープとが所望の位置関係を保
つように第２のマニピュレータにより処置具が移動す
る。Therefore, when the treatment tool is moved by the second manipulator, the scope is moved by the first manipulator so that the treatment tool and the scope maintain a desired positional relationship. When the scope is moved by the first manipulator, the treatment tool is moved by the second manipulator so that the treatment tool and the scope maintain a desired positional relationship.
【０００９】[0009]
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参照して
説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１０】図１において、１は腹腔鏡下手術を受ける
被体である。この被体１の腹部内側の腹腔は気腹針（図
示せず）により炭酸（ＣＯ2 ）ガスが送り込まれて膨脹
させられている。In FIG. 1, reference numeral 1 is a subject to be subjected to laparoscopic surgery. The abdominal cavity inside the abdomen of the subject 1 is inflated by feeding carbon dioxide (CO2) gas with a pneumoperitoneum (not shown).
【００１１】この被体１の腹部には内径約１０ｍｍの第
１のトラカール３及び内径約５ｍｍの第２のトラカール
４が差込まれ、その孔にはそれぞれスコープ５及び摘出
等の処置を行う処置具６が挿入される。A first trocar 3 having an inner diameter of about 10 mm and a second trocar 4 having an inner diameter of about 5 mm are inserted into the abdomen of the body 1, and a treatment such as a scope 5 and an excision is performed in the holes. The tool 6 is inserted.
【００１２】前記スコープ５及び前記処置具６は、第１
の（１−）マニピュレータ７及び第２の（２−）マニピ
ュレータ８により取付点Ｔ１及び取付点Ｔ２で固定支持
されている。なお前記スコープ５により検出される映像
対象の焦点をＰで示し、前記処置具６により処置が行わ
れる作用点をＱで示す。また前記第１のマニピュレータ
７及び前記第２のマニピュレータ８はそれぞれ設置点Ｏ
１及び設置点Ｏ２を中心として固定設置されている。The scope 5 and the treatment instrument 6 have a first
The (1-) manipulator 7 and the second (2-) manipulator 8 are fixedly supported at the attachment points T1 and T2. The focus of the image target detected by the scope 5 is indicated by P, and the point of action at which the treatment tool 6 performs treatment is indicated by Q. Further, the first manipulator 7 and the second manipulator 8 are respectively set at an installation point O.
1 and the installation point O2 are fixedly installed.
【００１３】図２において、９及び１０は前記第１のマ
ニピュレータ７及び前記第２のマニピュレータ８を制御
する第１の制御部及び第２の制御部で、この第１の制御
部９及び第２の制御部１０は、それぞれ制御部本体を構
成する第１の（１−）ＭＰＵ（micro processing unit
）９ａ及び第２の（２−）ＭＰＵ１０ａ、第１の（１
−）アクチュエータ駆動回路９ｂ及び第２の（２−）ア
クチュエータ駆動回路１０ｂ、第１の（１−）インター
フェイス９ｃ及び第２の（２−）インターフェイス１０
ｃから構成されており、前記第１のマニピュレータ７は
前記第１のＭＰＵ９ａにより前記第１のアクチュエータ
駆動回路９ｂを介して駆動されるようになっており、前
記第２のマニピュレータ８は前記第２のＭＰＵ１０ａに
より前記第２のアクチュエータ駆動回路１０ｂを介して
駆動されるようになっている。In FIG. 2, reference numerals 9 and 10 denote a first control section and a second control section for controlling the first manipulator 7 and the second manipulator 8, respectively. The control unit 10 of each of the first (1-) MPU (micro processing unit) respectively constitutes the main body of the control unit.
) 9a and the second (2-) MPU 10a, the first (1
-) Actuator drive circuit 9b and second (2-) actuator drive circuit 10b, first (1-) interface 9c, and second (2-) interface 10
c, the first manipulator 7 is driven by the first MPU 9a via the first actuator drive circuit 9b, and the second manipulator 8 is the second manipulator 8. Is driven by the MPU 10a via the second actuator drive circuit 10b.
【００１４】前記第１のＭＰＵ９ａは、前記第１のアク
チュエータ駆動回路９ｂによる前記スコープ５の駆動量
（移動量）から、前記第１のマニピュレータ７の設置点
Ｏ１を原点として、前記スコープ５の焦点Ｐの座標をベ
クトルｐとして算出し、前記第２のＭＰＵ１０ａは、前
記第２のアクチュエータ駆動回路１０ｂによる前記処置
具６の駆動量（移動量）から、前記第２のマニピュレー
タ８の設置点Ｏ２を原点として、前記処置具６の作用点
Ｑの座標をベクトルｑとして算出する。The first MPU 9a uses the installation amount O1 of the first manipulator 7 as the origin to determine the focus of the scope 5 from the drive amount (movement amount) of the scope 5 by the first actuator drive circuit 9b. The coordinates of P are calculated as a vector p, and the second MPU 10a determines the installation point O2 of the second manipulator 8 from the drive amount (movement amount) of the treatment instrument 6 by the second actuator drive circuit 10b. As the origin, the coordinates of the action point Q of the treatment instrument 6 are calculated as a vector q.
【００１５】また、前記第１のインターフェイス９ｃと
前記第２のインターフェイス１０ｃとは接続されてお
り、前記第１のＭＰＵ９ａと前記第２のＭＰＵ１０ａと
は、前記第１のインターフェイス９ｃ及び前記第２のイ
ンターフェイス１０ｃを介してデータの送受信を行う。
すなわち、前記第１のインターフェイス９ｃ及び前記第
２のインターフェイス１０ｃは、通信手段を構成してい
る。Further, the first interface 9c and the second interface 10c are connected, and the first MPU 9a and the second MPU 10a are connected to each other by the first interface 9c and the second interface 9c. Data is transmitted and received via the interface 10c.
That is, the first interface 9c and the second interface 10c form communication means.
【００１６】そこで前記第１のＭＰＵ９ａは、前記第２
のＭＰＵ１０ａから前記第２のインターフェイス１０ｃ
及び前記第１のインターフェイス９ｃを介して入力され
た前記処置具６の作用点Ｑのベクトルｑを受信して、こ
のベクトルｑを前記第１のマニピュレータ７の設置点Ｏ
１を原点としたベクトルＲｑに換算する。さらに前記第
１のＭＰＵ９ａは、このベクトルＲｑと前記スコープ５
の焦点Ｐのベクトルｐと一致させるように前記第１のア
クチュエータ駆動回路９ｂを介して前記第１のマニピュ
レータ７を駆動する。Therefore, the first MPU 9a is connected to the second MPU 9a.
From the MPU 10a to the second interface 10c
And a vector q of the action point Q of the treatment instrument 6 input via the first interface 9c, and the vector q is set to the installation point O of the first manipulator 7.
Convert to a vector Rq with 1 as the origin. Further, the first MPU 9a is provided with the vector Rq and the scope 5
The first manipulator 7 is driven via the first actuator drive circuit 9b so as to match the vector p of the focal point P.
【００１７】逆に、前記第２のＭＰＵ１０ａは、前記第
１のＭＰＵ９ａから前記第１のインターフェイス９ｃ及
び前記第２のインターフェイス１０ｃを介して入力され
た前記スコープ５の焦点Ｐのベクトルｐを受信して、こ
のベクトルｐを前記第２のマニピュレータ８の設置点Ｏ
２を原点としたベクトルＳｐに換算する。さらに前記第
２のＭＰＵ１０ａは、このベクトルＳｐと前記処置具６
の作用点Ｑのベクトルｑと一致させるように前記第２の
アクチュエータ駆動回路１０ｂを介して前記第２のマニ
ピュレータ８を駆動する。On the contrary, the second MPU 10a receives the vector p of the focus P of the scope 5 inputted from the first MPU 9a via the first interface 9c and the second interface 10c. Then, this vector p is set to the installation point O of the second manipulator 8.
Converted to vector Sp with 2 as the origin. Further, the second MPU 10a has the vector Sp and the treatment instrument 6
The second manipulator 8 is driven through the second actuator drive circuit 10b so as to match the vector q of the action point Q of.
【００１８】すなわち、前記第１のＭＰＵ９ａ及び前記
第１のアクチュエータ駆動回路９ｂは第１の制御手段を
構成し、前記第２のＭＰＵ１０ａ及び前記第２のアクチ
ュエータ駆動回路１０ｂは第２の制御手段を構成してい
る。また前記第１のＭＰＵ９ａ及び前記第２のＭＰＵ１
０ａには、それぞれ第１の（１−）入力装置１１及び第
２の（２−）入力装置１２が接続されている。That is, the first MPU 9a and the first actuator drive circuit 9b constitute a first control means, and the second MPU 10a and the second actuator drive circuit 10b constitute a second control means. I am configuring. In addition, the first MPU 9a and the second MPU1
A first (1-) input device 11 and a second (2-) input device 12 are connected to 0a, respectively.
【００１９】前記スコープ５により検出した映像データ
はＴＶカメラ１３により処理され、この処理された映像
データが前記ＴＶモニタ１４により映像として表示され
る。このＴＶモニタ１４は前記第１のＭＰＵ９ａと接続
されている。The video data detected by the scope 5 is processed by the TV camera 13, and the processed video data is displayed by the TV monitor 14 as a video. The TV monitor 14 is connected to the first MPU 9a.
【００２０】このような構成の本実施例は、まず第１の
入力装置１１により、第２のマニピュレータ８の設置点
Ｏ２を原点としたベクトルを第１のマニピュレータ７の
設置点Ｏ１を原点としたベクトルに変換する同次変換行
列Ｒ及び第１のマニピュレータ７の取付点Ｔ１を原点と
したスコープ５の焦点Ｐのベクトルｈ１が第１のＭＰＵ
９ａに入力され、一方、第２の入力装置１２により、設
置点Ｏ１を原点としたベクトルを設置点Ｏ２を原点とし
たベクトルに変換する同次変換行列Ｓ及び第２のマニピ
ュレータ８の取付点Ｔ２を原点とした処置具６の作用点
Ｑのベクトルｈ２が第２のＭＰＵ１０ａに入力される。In this embodiment having such a configuration, first, with the first input device 11, a vector whose origin is the installation point O2 of the second manipulator 8 is used as the origin of the installation point O1 of the first manipulator 7. The vector h1 of the focus P of the scope 5 whose origin is the attachment point T1 of the first manipulator 7 and the homogeneous transformation matrix R that is transformed into a vector is the first MPU.
9a, on the other hand, the second input device 12 converts the vector having the installation point O1 as the origin into a vector having the installation point O2 as the origin and the attachment point T2 of the second manipulator 8. The vector h2 of the action point Q of the treatment instrument 6 with the origin as the origin is input to the second MPU 10a.
【００２１】同次変換行列Ｒ及びベクトルｈ１は第１の
ＭＰＵ９ａの内蔵メモリ（図示せず）に固定値として記
憶され、また同次変換行列Ｓ及びベクトルｈ２は第２の
ＭＰＵ１０ａの内蔵メモリに固定値として記憶される。The homogeneous transformation matrix R and the vector h1 are stored in the internal memory (not shown) of the first MPU 9a as fixed values, and the homogeneous transformation matrix S and the vector h2 are fixed in the internal memory of the second MPU 10a. It is stored as a value.
【００２２】また、第１のマニピュレータ７の駆動に対
応して変化し、取付点Ｔ１を原点としたベクトルを設置
点Ｏ１を原点としたベクトルに変換する同次変換行列Ｕ
１及び第２のマニピュレータ８の駆動に対応して変化
し、取付点Ｔ２を原点としたベクトルを設置点Ｏ２を原
点としたベクトルに変換する同次変換行列Ｕ２は、それ
ぞれ第１のＭＰＵ９ａ及び第２のＭＰＵ１０ａによる演
算で算出されて、そのつど第１のＭＰＵ９ａ及び第２の
ＭＰＵ１０ａの各内蔵メモリに記憶される。Further, a homogeneous transformation matrix U that changes in response to the driving of the first manipulator 7 and transforms a vector whose origin is the attachment point T1 into a vector whose origin is the installation point O1.
The homogeneous transformation matrix U2 that changes in response to the driving of the first and second manipulators 8 and transforms the vector having the attachment point T2 as the origin into the vector having the installation point O2 as the origin is the first MPU 9a and the first MPU 9a, respectively. It is calculated by the operation of two MPUs 10a, and is stored in each built-in memory of the first MPU 9a and the second MPU 10a each time.
【００２３】ここで第１のＭＰＵ９ａ及び第２のＭＰＵ
１０ａにより、それぞれ設置点Ｏ１を原点としたスコー
プ５の焦点Ｐのベクトルｐ及び設置点Ｏ２を原点とした
処置具６の作用点Ｑのベクトルｑが次式により算出され
る。 ｐ＝（Ｕ１）（ｈ１） ｑ＝（Ｕ２）（ｈ２）Here, the first MPU 9a and the second MPU
With 10a, the vector p of the focus P of the scope 5 whose origin is the installation point O1 and the vector q of the action point Q of the treatment instrument 6 whose origin is the installation point O2 are calculated by the following equations. p = (U1) (h1) q = (U2) (h2)
【００２４】この算出されたベクトルｐは、第１のイン
ターフェイス９ｃ及び第２のインターフェイス１０ｃを
介して第２のＭＰＵ１０ａに送信され、一方ベクトルｑ
は、第２のインターフェイス１０ｃ及び第１のインター
フェイス９ｃを介して第１のＭＰＵ９ａに送信される。The calculated vector p is transmitted to the second MPU 10a via the first interface 9c and the second interface 10c, while the vector q is transmitted.
Is transmitted to the first MPU 9a via the second interface 10c and the first interface 9c.
【００２５】第１のＭＰＵ９ａがベクトルｑを受信する
と、同次変換行列Ｒにより設置点Ｏ１を原点とした処置
具６の作用点ＱのベクトルＲｑを算出し、また第２のＭ
ＰＵ１０ａがベクトルｐを受信すると、同次変換行列Ｓ
により設置点Ｏ２を原点としたスコープ５の焦点Ｐのベ
クトルＳｐを算出する。When the first MPU 9a receives the vector q, the homogeneous transformation matrix R calculates the vector Rq of the action point Q of the treatment instrument 6 with the installation point O1 as the origin, and the second MPU 9a.
When the PU 10a receives the vector p, the homogeneous transformation matrix S
Then, the vector Sp of the focus P of the scope 5 with the installation point O2 as the origin is calculated.
【００２６】従って、第１のＭＰＵ９ａ及び第２のＭＰ
Ｕ１０ａは、それぞれ設置点Ｏ１及び設置点Ｏ２を原点
として、スコープ５の焦点Ｐのベクトルと処置具６の作
用点Ｑのベクトルとの位置関係を知ることができる。Therefore, the first MPU 9a and the second MPU
The U10a can know the positional relationship between the vector of the focus P of the scope 5 and the vector of the action point Q of the treatment instrument 6 with the installation point O1 and the installation point O2 as the origins, respectively.
【００２７】従って最初に、図３（ａ）に示すように、
点Ａにおいてスコープ５の焦点Ｐと処置具６の作用点Ｑ
が一致していると、第１のＭＰＵ９ａにおいて、スコー
プ５の焦点Ｐのベクトルｐと処置具６の作用点Ｑのベク
トルＲｑとが一致しているため、第１のマニピュレータ
７は駆動されずにスコープ５はその位置で固定支持され
る。同様に、第２のＭＰＵ１０ａにおいて、処置具６の
作用点のベクトルｑとスコープ５の焦点ＰのベクトルＳ
ｐとが一致しているため、第２のマニピュレータ８は駆
動されずに処置具６はその位置で固定支持される。Therefore, first, as shown in FIG.
At the point A, the focus P of the scope 5 and the action point Q of the treatment instrument 6
Are matched, the vector p of the focus P of the scope 5 and the vector Rq of the action point Q of the treatment instrument 6 are matched in the first MPU 9a, so that the first manipulator 7 is not driven. The scope 5 is fixedly supported at that position. Similarly, in the second MPU 10a, the vector q of the action point of the treatment instrument 6 and the vector S of the focus P of the scope 5 are obtained.
Since p coincides with p, the second manipulator 8 is not driven and the treatment tool 6 is fixedly supported at that position.
【００２８】しかし、図３（ｂ）に示すように、処置具
６を移動させて処置具６の作用点Ｑが点Ａから点Ｂに移
動すると、第１のＭＰＵ９ａにおいて、第２のＭＰＵ１
０ａから第２のインターフェイス１０ｃ及び第１のイン
ターフェイス９ｃを介して送信されたその変化した処置
具６の作用点Ｑのベクトルｑを受信するので、このとき
の設置点Ｏ１を原点とした処置具６の作用点Ｑ（点Ｂ）
のベクトルＲｑが算出され、このベクトルＲｑとスコー
プ５の焦点Ｐ（点Ａ）のベクトルｐとのベクトル差Ｒｑ
−ｐが算出される。However, as shown in FIG. 3 (b), when the treatment tool 6 is moved so that the action point Q of the treatment tool 6 moves from the point A to the point B, the first MPU 9a causes the second MPU 1 to move.
Since the vector q of the changed action point Q of the treatment instrument 6 transmitted from 0a via the second interface 10c and the first interface 9c is received, the treatment instrument 6 whose origin is the installation point O1 at this time is received. Point of action Q (point B)
Is calculated, and the vector difference Rq between this vector Rq and the vector p of the focus P (point A) of the scope 5 is calculated.
-P is calculated.
【００２９】そこでこのベクトル差Ｒｑ−ｐに基づい
て、第１のマニピュレータ７が駆動されてスコープ５が
移動される。そこで図３（ｃ）に示すように、スコープ
５の焦点Ｐが点Ｂに移動して、処置具６をスコープ５の
視野の所望の位置に位置させることができる。Then, based on the vector difference Rq-p, the first manipulator 7 is driven and the scope 5 is moved. Therefore, as shown in FIG. 3C, the focus P of the scope 5 can be moved to the point B, and the treatment tool 6 can be positioned at a desired position in the visual field of the scope 5.
【００３０】逆に、スコープ５を移動させても、そのと
きのベクトル差Ｓｐ−ｑが算出され、そのベクトル差Ｓ
ｐ−ｑに基づいて、第２のマニピュレータ８が駆動され
て処置具６が移動される。そこで処置具６はスコープ５
の視野の所望の位置に位置することができる。On the contrary, even if the scope 5 is moved, the vector difference Sp-q at that time is calculated, and the vector difference S-q is calculated.
Based on pq, the second manipulator 8 is driven to move the treatment tool 6. Therefore, the treatment tool 6 is the scope 5
Can be located at any desired position in the field of view.
【００３１】また、例えばスコープ５により処置する患
部が見出されたとき等の場合に、算出されたベクトル差
Ｓｐ−ｑが、図４に示すように、Ｘ軸成分ΔＸ（２）、
Ｙ軸成分ΔＹ（２）、Ｚ軸成分ΔＺ（２）に分析され、
これらの分析データが図５に示すように第１のＭＰＵ９
ａを介してＴＶモニタ１４により表示される。Further, for example, when the affected area to be treated by the scope 5 is found, the calculated vector difference Sp-q is as shown in FIG. 4, and the X-axis component ΔX (2),
Analyzed into Y-axis component ΔY (2) and Z-axis component ΔZ (2),
As shown in FIG. 5, these analysis data show that the first MPU9
It is displayed on the TV monitor 14 via a.
【００３２】逆に、例えば挿入した処置具６をスコープ
５により見出だす場合には、算出されたベクトル差Ｒｑ
−ｐが、Ｘ軸成分ΔＸ（１）、Ｙ軸成分ΔＹ（１）、Ｚ
軸成分ΔＺ（１）に分析され、これらの分析データがＴ
Ｖモニタ１４により同様に表示される。On the contrary, for example, when the inserted treatment tool 6 is found by the scope 5, the calculated vector difference Rq
-P is the X-axis component ΔX (1), the Y-axis component ΔY (1), Z
The axial component ΔZ (1) is analyzed, and these analytical data are T
It is also displayed by the V monitor 14.
【００３３】このように本実施例によれば、それぞれ第
１のアクチュエータ駆動回路９ｂ及び第２のアクチュエ
ータ１０ｂを介して第１のマニピュレータ７及び第２の
マニピュレータ８を駆動制御すると共に、第１のインタ
ーフェイス９ｃ及び第２のインターフェイス１０ｃを介
してと互いに送受信を行う第１のＭＰＵ９ａ及び第２の
ＭＰＵ１０ａを設け、第１のＭＰＵ９ａ及び第２のＭＰ
Ｕ１０ａによりそれぞれ第１のマニピュレータ７の設置
点Ｏ１及び第２のマニピュレータ８の設置点Ｏ２を原点
としたスコープ５の焦点Ｐのベクトルｐ及び処置具７の
作用点Ｑのベクトルｑを算出して互いに送信し、受信し
たベクトルｑ又はベクトルｐに対してそれぞれ設置点Ｏ
１を原点としたベクトルに変換する同次変換行列Ｒ及び
設置点Ｏ２を原点としたベクトルに変換する同次変換行
列ＳによりＲｑ及びＳｐを算出し、このベクトルＲｑ又
はＳｐに基づいて処置具６及びスコープ５が所望の位置
関係になるように第１のマニピュレータ７又は第２のマ
ニピュレータ８を駆動制御することにより、処置具６の
先端の移動に対応して即座にスコープ５の視野を自動的
に移動させることができる。従って、処置具６及びスコ
ープ５の操作に高度に習熟していない人でも、密接な連
絡を行うことなく処置具６及びスコープ５を操作するこ
とができる。As described above, according to this embodiment, the first manipulator 7 and the second manipulator 8 are driven and controlled via the first actuator drive circuit 9b and the second actuator 10b, respectively, and A first MPU 9a and a second MPU 10a that perform transmission and reception with each other via the interface 9c and the second interface 10c are provided, and the first MPU 9a and the second MPU are provided.
U10a calculates the vector p of the focus P of the scope 5 and the vector q of the action point Q of the treatment instrument 7 with the installation point O1 of the first manipulator 7 and the installation point O2 of the second manipulator 8 as the origins, respectively. Installation point O for vector q or vector p transmitted and received, respectively
Rq and Sp are calculated by a homogeneous transformation matrix R that transforms into a vector whose origin is 1 and a homogeneous transformation matrix S that transforms into a vector whose origin is the installation point O2, and the treatment instrument 6 is based on this vector Rq or Sp. By driving and controlling the first manipulator 7 or the second manipulator 8 so that the scope 5 has a desired positional relationship, the visual field of the scope 5 is automatically automatically responded to the movement of the distal end of the treatment instrument 6. Can be moved to. Therefore, even a person who is not highly familiar with the operation of the treatment instrument 6 and the scope 5 can operate the treatment instrument 6 and the scope 5 without making close contact.
【００３４】なおこの実施例においては、処置具が１つ
の場合について説明したが、この発明はこれに限定され
るものではなく、処置具が複数設けられている場合にお
いても適用可能である。In this embodiment, the case where there is one treatment tool has been described, but the present invention is not limited to this, and can be applied when a plurality of treatment tools are provided.
【００３５】[0035]
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
処置具の先端の移動に対応して即座にスコープの視野を
移動させることができ、従って処置具及びスコープの操
作に高度に習熟していない人でも、密接な連絡を行うこ
となく処置具及びスコープを操作することができるマニ
ピュレータ制御装置を提供できる。As described in detail above, according to the present invention,
The scope's field of view can be moved immediately in response to the movement of the tip of the treatment tool, so that even a person who is not highly familiar with the operation of the treatment tool and the scope can perform the treatment tool and the scope without close contact. It is possible to provide a manipulator control device capable of operating the.
【図１】この発明の一実施例の要部構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a main configuration of an embodiment of the present invention.
【図２】同実施例の要部回路構成を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a circuit configuration of a main part of the embodiment.
【図３】同実施例のスコープ及び処置具の移動動作を示
す図。FIG. 3 is a view showing a movement operation of the scope and the treatment tool of the embodiment.
【図４】同実施例の処置具の移動ベクトルの分析の例を
示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of analysis of movement vectors of the treatment tool of the embodiment.
【図５】同実施例の移動ベクトルの分析結果の表示の例
を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an example of a display of analysis results of movement vectors according to the same embodiment.
５…スコープ、６…処置具、７…第１のマニピュレー
タ、８…第２のマニピュレータ、９ａ…第１のＭＰＵ、
９ｃ…第１のインターフェイス、１０ａ…第２のＭＰ
Ｕ、１０ｃ…第２のインターフェイス。5 ... Scope, 6 ... Treatment tool, 7 ... 1st manipulator, 8 ... 2nd manipulator, 9a ... 1st MPU,
9c ... 1st interface, 10a ... 2nd MP
U, 10c ... second interface.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 唐沢 均 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 大明 義直 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 林 正明 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 今川 響 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 田口 晶弘 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hitoshi Karasawa 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Olympus Optical Co., Ltd. (72) Inventor Yoshinao Daimei 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Olympus Optical Co., Ltd. (72) Inventor Masaaki Hayashi 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Olympus Optical Co., Ltd. (72) Inventor Hibiki Imagawa 2-43-2, Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Olympus Optical Co., Ltd. (72) Inventor Akihiro Taguchi 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Olympus Optical Co., Ltd.
Claims (1)
第１のマニピュレータと、この第１のマニピュレータを
駆動制御する第１の制御手段と、体腔内で患部の処置を
行う処置具を支持する第２のマニピュレータと、この第
２のマニピュレータを駆動制御する第２の制御手段と、
前記第１の制御手段と前記第２の制御手段との間で前記
スコープの位置データ及び前記処置具の位置データの授
受を行う通信手段とを有し、前記第１の制御手段及び前
記第２の制御手段はそれぞれ前記処置具の位置データ及
び前記スコープの位置データに基づいて、前記スコープ
と前記処置具とが所望の位置関係を保つように前記第１
のマニピュレータ及び前記第２のマニピュレータを駆動
制御することを特徴とするマニピュレータ制御装置。1. A first manipulator for supporting a scope for observing the inside of a body cavity, a first control means for driving and controlling the first manipulator, and a treatment tool for treating an affected area in the body cavity. A second manipulator, and second control means for driving and controlling the second manipulator,
A communication means for transmitting and receiving the position data of the scope and the position data of the treatment tool between the first control means and the second control means, and the first control means and the second control means. The control means of the first device is configured to maintain the desired positional relationship between the scope and the treatment tool based on the position data of the treatment tool and the position data of the scope.
And a second manipulator for driving and controlling the manipulator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14430092A JP3204736B2 (en) | 1992-06-04 | 1992-06-04 | Manipulator control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14430092A JP3204736B2 (en) | 1992-06-04 | 1992-06-04 | Manipulator control device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05337117A true JPH05337117A (en) | 1993-12-21 |
| JP3204736B2 JP3204736B2 (en) | 2001-09-04 |
Family
ID=15358870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14430092A Expired - Lifetime JP3204736B2 (en) | 1992-06-04 | 1992-06-04 | Manipulator control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3204736B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07328024A (en) * | 1994-06-14 | 1995-12-19 | Olympus Optical Co Ltd | Medical manipulator device |
| US5836869A (en) * | 1994-12-13 | 1998-11-17 | Olympus Optical Co., Ltd. | Image tracking endoscope system |
| US6036637A (en) * | 1994-12-13 | 2000-03-14 | Olympus Optical Co., Ltd. | Treating system utilizing an endoscope |
| JP2005334237A (en) * | 2004-05-26 | 2005-12-08 | Olympus Corp | Endoscope apparatus |
-
1992
- 1992-06-04 JP JP14430092A patent/JP3204736B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07328024A (en) * | 1994-06-14 | 1995-12-19 | Olympus Optical Co Ltd | Medical manipulator device |
| US5836869A (en) * | 1994-12-13 | 1998-11-17 | Olympus Optical Co., Ltd. | Image tracking endoscope system |
| US6036637A (en) * | 1994-12-13 | 2000-03-14 | Olympus Optical Co., Ltd. | Treating system utilizing an endoscope |
| JP2005334237A (en) * | 2004-05-26 | 2005-12-08 | Olympus Corp | Endoscope apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3204736B2 (en) | 2001-09-04 |
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