JPH0856950A

JPH0856950A - 縫合針の位置揃え兼供給装置のためのロボット制御システムおよび縫合針の自動供給装置の制御方法

Info

Publication number: JPH0856950A
Application number: JP7021101A
Authority: JP
Inventors: David Demarest; デビッド・デマレスト; Dennis P Yost; デニス・ピー・ヨスト
Original assignee: Ethicon Inc
Current assignee: Ethicon Inc
Priority date: 1994-01-13
Filing date: 1995-01-13
Publication date: 1996-03-05
Anticipated expiration: 2020-08-24
Also published as: US5568593A; EP0667124A1; CA2140103A1; BR9500090A; ZA95231B; CN1128133A; JP3688325B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】縫合針を嵌合装置へ自動的に転送して更に処
理を行う場所へ搬送するための縫合針供給装置の制御シ
ステムおよび縫合針の自動供給装置の制御方法。【構成】縫合針供給装置は縫合針を摘み上げ嵌合装置
へ配置するための把持手段を有する１台またはそれ以上
のロボットを含む。制御システムは送りコンベアを一時
停止させて供給装置のためのドエル周期を作成するため
の制御装置と、制御装置と通信して送りコンベア上の１
つまたはそれ以上の所定の位置で縫合針を画像化するた
めと認識した縫合針についての画像追跡装置と、メモリ
ー手段に記憶してある位置および方向についてのデータ
にアクセスするためとロボットの一台が各々の位置およ
び方向データに従って画像化した縫合針を拾い上げ嵌合
装置へ配置できるようにするためのロボット制御装置と
を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に縫合糸をすでに装
着してある外科用縫合針などの縫合糸付き縫合針を自動
的に作成するための装置に関し、より特定すれば無作意
な位置にある外科用縫合針を１つの場所に自動的に移動
しこれの方向を揃えて別の場所へ搬送する針供給装置の
ための制御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】大半の縫合糸付き縫合針、すなわち今日
外科医や医療関係者が使用しているような一端に縫合糸
を装着してある縫合針は、米国特許第３，６１１，５５
１号、第３，９８０，１７７号、第４，９２２，９０４
号などに説明されているように、手動および半自動的な
方法を用いて製造されている。例えば、米国特許第３，
６１１，５５１号で解説しているように、スエージ下降
するため縫合針内に縫合糸を正確に配置し、異なる太さ
（ゲージ）の撚糸をスエージ加工する際にスエージ・ダ
イを調節してスエージ加工圧を増加または減少させるに
はオペレータによる手作業が必要となる。この処理工程
はスエージ加工を行うために手動位置合わせが必要なこ
とから人件費と効率の面で高価である。

【０００３】今日、縫合糸の素材は糸巻きまたは芯や被
駆動スプールに巻いた状態で供給され、これを切断しス
エージ加工しようとする縫合針の端部に配置する。米国
特許第３，９８０，１７７号では、縫合芯の材料はスプ
ールから供給され回転式のテンションラックを通り、こ
こで一様な長さに撚糸が切断される。つまり、縫合糸の
長さはラックの大きさで決まり、ラックに巻き取られた
撚糸材料を切断するためにはラックの調整を手作業で行
う必要がある。更に、異なる長さの撚糸を所望する場合
には毎回ラックを手作業で変更する必要がある。

【０００４】米国特許第４，９２２，９０４号では、撚
糸材料はボビンに巻いた状態で供給され、様々なガイド
手段とヒーターを通って素材を延伸させ、その後縫合針
の圧着溝に挿入される。本明細書に図示した１つの実施
例では、スエージ加工する前に縫合針の圧着溝内に垂ら
した縫合糸を位置合わせするために高精細テレビジョン
・モニター手段が必要である。同実施例では、回転エン
コーダ装置を用いてボビンから引き出した縫合糸素材の
長さを決定してから切断している。別の実施例では、不
定長の縫合糸材料を縫合針にスエージ加工した後、縫合
針−縫合糸アセンブリを所定の距離だけ送り出してから
切断し、所定の長さの縫合糸を得ている。つまり、一定
の長さの縫合糸材料を得るには、注意深い操作と精密な
制御が毎回必要であり、これらの作業に用いる工程は人
時間工賃と効率の面でも高価である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来の問題点に
鑑み、完全に自動化しかつ縫合針に縫合糸を圧着するた
めに自動スエージ装置へ搬送する縫合針を自動的に供給
できる縫合糸付き縫合針製造包装システムを提供するの
が非常に望ましい。

【０００６】自動スエージ部へ次々と送り出す縫合針の
向きを効率的かつ正確に揃えることが出来る縫合針位置
揃え装置を提供することも非常に望ましい。

【０００７】縫合針位置揃え兼搬送機能の効率ならびに
完全性を維持するためのロボット制御システムを提供す
ることが更に望ましい。

【０００８】従って、本発明の目的は正しい方向を向い
た個々の縫合針を完全自動式縫合針スエージング装置へ
搬送する自動縫合針位置揃え装置のための制御システム
を提供することである。

【０００９】本発明の別の目的は、頻繁な手作業からオ
ペレータを事実上解放する経済的な縫合針の位置揃え装
置を提供することである。

【００１０】本発明の更に別の目的は縫合針の位置揃え
機能の完全性を維持し位置揃えし方向を揃えた縫合針を
完全自動縫合針スエージング装置へ高速かつ効率的に搬
送できるようにする自動縫合針位置揃え装置のためのロ
ボット制御システムを提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、前進す
るコンベア上に無作意に位置する縫合針を嵌合装置へ自
動的に搬送し、さらに自動縫合針スエージング装置へ搬
送するための縫合針供給装置のための制御システムによ
って実現される。該縫合針供給装置は縫合針を摘んで置
き直すための把持装置を各々が有する１台またはそれ以
上のロボットを含む。該制御システムは、前進するコン
ベアをいったん停止させて供給装置のためのドエル周期
を作成するための制御装置と、前進するコンベア上の１
つまたはそれ以上の所定の位置で縫合針を視覚的に認識
するためと該ドエル周期の間に認識した各々の縫合針に
ついての位置および方向のデータを決定するための視覚
的追跡装置と、前記視覚的追跡装置から受信した前記位
置および方向のデータを一時的に記憶しておくためのメ
モリー装置と、視覚的に認識した縫合針に対応する記憶
した位置および方向のデータを前記メモリー装置から取
り出すためと前記ロボットの１台が認識した縫合針を各
々の位置および方向のデータに従って取上げ該縫合針を
嵌合装置に装着できるようにするためのロボット制御装
置を含む。

【００１２】縫合針位置揃えシステムには前述のような
方法で作動する第２のロボット・アセンブリ手段を冗長
性視覚的追跡装置とともに設けてある。冗長性はシステ
ムが毎分６０本で連続的に絶え間なく流れる縫合針を自
動スエージング装置へ供給できるように設計してある。

【００１３】

【実施例】本発明のさらなる利点および特徴は、以下の
詳細な説明と本発明の好適実施例を特定しまた図示する
添付の図面とを合わせて吟味熟読することにより明らか
となろう。

【００１４】本発明は、各種寸法の手術用縫合針を自動
的に仕分け選別し、自動スエージング装置へ搬送し、こ
こで各々の縫合針に縫合糸を装着させるように設計した
縫合針供給装置のための制御システムに関する。一般的
な手術用縫合針１９は円柱上の部分７、湾曲した針先部
分８、縫合糸を受け入れる端部または縫合糸をスエージ
加工するための開口部５を有し、これを図２に図示して
ある。

【００１５】一般に、図１に図示した縫合針仕分工程１
０において、段階１１で縫合針は第１に振動するボール
に載せられ、段階１２で自動的に向きを揃え、段階１３
で直線的に半透明の前進するコンベアへ供給され、段階
１４で視覚追跡システムにより縫合針の方向ならびに位
置についての評価を行い、段階１５でロボット装置によ
り拾い上げられ、段階１６でロボット装置により嵌合舟
へ運ばれ、最終的に段階１７で多軸移動手段により搬送
され後続のスエージング加工装置へ更に送り出される。
各々の段階を実行するのに使用する装置について以下で
詳細に説明する。縫合針位置揃え装置の詳細な説明は、
本発明の譲受人と同じ譲受人に譲受される同時出願中の
特許出願第１８１，６００号（事件番号８９２０）に見
ることが出来る。

【００１６】縫合針位置揃え供給装置２０の好適実施例
は、図３（ａ）にシステムの上面図、図３（ｂ）に側面
図が図示してある。本明細書に図示したように、縫合針
１９は２台の振動するボールまたはホッパ２１ａ、２１
ｂの各々にまとめて供給され、ここでそれぞれの仕分選
別アセンブリ２２ａ、２２ｂを使って１本ずつ分けら
れ、２台の半透明コンベア２５ａ、２５ｂの各々に無作
意に配置される。２台の半透明コンベア２５ａ、２５ｂ
は方向の不揃いな縫合針１９を図３（ａ）の矢印で示し
た方向に搬送し、その位置と方向を遠隔的に配置した視
覚的追跡システムにより評価する。追跡システムについ
ては図３（ｂ）に関連して以下で説明する。

【００１７】本追跡システムは、（透過光式）照明台３
０ａ、３０ｂの上を縫合針が前進する際に半透明コンベ
ア２５ａの上に載せられた縫合針各々の方向と位置を評
価し、さらに（透過光式）照明台３３ａ、３３ｂの上を
縫合針が前進する際に半透明コンベア２５ｂの上の各々
の縫合針の方向と位置も評価する。視覚追跡システムか
ら得られた方向と位置に関する情報を処理し２台のロボ
ット・アセンブリ５０ａ、５０ｂが利用できる情報に変
換して、各々のロボットの把持部５５ａ、５５ｂに指令
し、半透明コンベアの一方から識別した縫合針を拾い上
げて図３（ａ）に図示した半透明コンベアと同じ方向に
前進している精密コンベア上に配置してある各々の嵌合
舟４０へ移動させる。本発明の制御システムは、ロボッ
トの把持部、たとえばロボット・アセンブリ５０ａの把
持部５５ａ等に命令してシステムのドエル周期、すなわ
ちコンベアが一時停止している間に追跡した縫合針を２
台のコンベア２５ａ、２５ｂの一方からつまみ出す。無
作意に配置した縫合針１９の方向が把持部５５ａ、５５
ｂのいずれかで取り出せないような方向にあるとき、ま
たは移動範囲外にあるため精密コンベア上へ縫合針を載
置できない場合、制御システムは回復手順を実行して、
毎分６０本の速度でスエージ加工する自動高速スエージ
ング装置（図示していない）へ精密コンベアが供給する
縫合針に欠品が出ないようにする。

【００１８】好適実施例において、各々のコンベア２５
ａ、２５ｂのタイミングは同一だが、ドエル周期は相互
に違っている。タイミングがずらしてあるため、視覚追
跡システムは一方の前進するコンベアたとえば２５ａの
上の縫合針を識別し、両方のロボットが他方の前進コン
ベア２５ｂから縫合針を取り出して精密コンベアの各々
の嵌合舟に各々の縫合針を載置する。同様に、両方のロ
ボットが前進するコンベア２５ａから縫合針を取り出し
ている間、視覚追跡システムはもう一方の前進コンベア
２５ｂの縫合針を識別する。

【００１９】自動スエージ／巻き付け処理１０の第１の
段階は供給装置例えばボールまたはホッパから縫合針分
別アセンブリへ所定の量の縫合針１９を供給することで
ある。図４の側面図に図示した好適実施例では、振動式
ホッパまたはボール２１に適当な光学式または機械式計
数装置たとえばセンサープレート２４を設けて、６本ま
での縫合針がいちどに選別アセンブリへ供給されるよう
にしている。縫合針１９は振動式ホッパ２１からゲート
１８へ供給され、重力によって縫合針選別アセンブリ内
を落下するが、これには一連の偏向扉２３ａ、２３ｂと
トラップ扉２３ｃ、２３ｄが含まれており、交互に２つ
の位置に移動して落下してくる縫合針の半分を仕切られ
た２つのシュートの各々に落下させ、可動式の半透明コ
ンベア２５ａ、２５ｂへ最終的に載置する。図４に図示
した位置に偏向扉２３ａがあるとき、縫合針選別アセン
ブリ２２に投入された縫合針１９はすべて落下の方向が
曲げられて外側の受け皿へ落とされ、ここから縫合針は
更にホッパ２１へ戻される。偏向扉２２ａが図４の破線
で示した偏向扉２３ａ’の第２の位置にある場合、仕分
アセンブリを落下中に縫合針１９が１２本までセンサー
４４で計数され、偏向扉２３ｂとトラップ扉２３ｃ、２
３ｄの適当な切り換えにより一本づつに分けられる。偏
向扉２３ａ、２３ｂとトラップ扉２３ｃ、２３ｄの往復
運動は６本ずつの縫合針が各々のコンベア２５ａ、２５
ｂの２系統に１度に配置されるようにタイミングを合わ
せてある。好適実施例では、この本数の縫合針が載置さ
れると前進するコンベア上で約８インチの長さを占有
し、これによって縫合針同志が載置されたときに十分に
離れるようにしてある。望ましくは、偏向扉２３ａ、２
３ｂが自動制御システムの制御下に往復運動し、２つの
位置の間で交互に位置が変わるようにタイミングをと
り、３本ずつの縫合針が各々の落下シュート２６、２８
を通って各々の半透明前進コンベア上へ落下できるよう
にする。両方の偏向扉２３ａ、２３ｂは各々円柱状のの
ピストン２７ａ、２７ｂおよび適切な電磁石または油圧
モーター（図示していない）で駆動される。半透明の前
進コンベア２５ａ、２５ｂに載置する縫合針１９はどれ
も位置がバラバラで、方向がそろっていないことを理解
するべきである。望ましくは、各々の半透明前進コンベ
ア２５ａ、２５ｂは毎秒４インチ（４インチ／秒）の一
定した速度で駆動され図３（ａ）に図示したように精密
コンベアと平行に走る無限ベルト式のコンベアとするの
が望ましい。

【００２０】前述のように、また図３（ａ）に示すよう
に、ロボット・アセンブリは各々の縫合針分別アセンブ
リ２２ａ、２２ｂの後方で精密コンベアと半透明の前進
コンベアの両方に近い位置に配置した２台のロボット５
０ａ、５０ｂを含む。本明細書で説明する好適実施例で
は、各々のロボット・アセンブリ５０ａ、５０ｂはアデ
プト社６０４Ｓ型ロボットで、各々のロボットに対応す
るアデプトＣＣ制御装置で制御すると毎分４０回程度の
速度で縫合針の移動を実行する能力を有している。各々
のロボットは４軸ＳＣＡＲＡ（選択的コンプライアンス
・アセンブリ・ロボット・アーム）型ロボットで、４つ
の関節を含む。関節１は±１００°の回転運動範囲を有
する肩関節、関節２は±１４０°の回転運動範囲を有す
る肘関節、関節３は上下運動の方向に１５０ミリメート
ルまでロボットの指先を運動させる移動運動を提供し、
関節４は手首関節で指先の±３６０°の回転運動を提供
する。ロボットの把持部５５ａ、５５ｂは各々のロボッ
ト・アセンブリ５０ａ、５０ｂの指先に装着してあり、
空気シリンダ（図示していない）から供給する圧力によ
って把持動作を提供することが出来る。

【００２１】図３（ｂ）を参照すると、一方向に向いた
手術用縫合針を毎秒１本（１縫合針／毎秒）自動スエー
ジ装置へ転送するのに十分な速度で駆動モータ・アセン
ブリ４２により駆動される精密コンベア３５が図示して
ある。前進コンベア２５ａ、２５ｂを駆動するために同
様な駆動モータ・アセンブリを設けてある。詳細につい
ては後述するように、各々の駆動モータ・アセンブリ４
２、４３は制御システム６９とインタフェースしこれの
制御下に作動して、前進運動を一時停止させ、前進コン
ベアから精密コンベアへの縫合針の取り出しと移動を行
えるようにしてある。好適実施例において、制御システ
ム６９はアデプト・ロボット制御装置および視覚的追跡
システムの部材とデジタル的に通信して供給システムを
制御するためのプログラマブル論理制御装置（ＰＬＣ）
を含む。

【００２２】図３（ｂ）に図示してあるように、視覚的
追跡システムは前進コンベア２５ａの各々の照明載物台
部分３０ａ、３０ｂの上部に１台ずつ配置した２台のビ
デオカメラ６２、６４を含む。詳細については後述する
が、各々のカメラ６２、６４から得られた縫合針のビデ
オ画像はビットマップ処理または適切なデジタル化処理
が施され、適当な転送媒体例えば図３（ｂ）に示す通信
線６７ａ、６７ｂを経由して遠隔的に配置した制御シス
テムのコンピュータ６９へ転送し、ここで画像制御タス
ク１６０がビデオ画像を処理し、通信線１９７経由で各
々のロボット５０ａ、５０ｂへデータを入力する。コン
ベア２５ａ、２５ｂを半透明にし、また各々の部分３０
ａ、３０ｂと３３ａ、３３ｂで透過光照明を当てるよう
にして、上部にあるカメラ・アセンブリにより処理用の
鮮鋭なビデオ画像が得られるようにするのが望ましい。
説明の目的で、図３（ｂ）には２本の照明載物台に対応
するビデオカメラが２台６２、６４だけ図示してあるこ
とが理解されよう。しかし、本発明はコンベア２５ｂの
照明部分３３ａ、３３ｂに対応する第２のビデオカメラ
の組（図示していない）を含み、前述の通り、ロボット
がコンベア２５ａから縫合針を取り出して配置し直して
いる間にコンベア２５ｂの上の縫合針の２進化画像が得
られるように構成してある。本システムに組み込んであ
る冗長性によって、スエージング装置へ供給する縫合針
が一時的に不足することはなく、またスエージング装置
へ供給するための向きを揃えた縫合針の最大供給量が達
成されるように構成してある。ロボット技術が進歩した
場合、またロボット・アセンブリが更に速い速度で更に
多くの動きを行えるようになれば、第２の組のカメラと
第２のロボット・アセンブリはもはや必要ではなくな
る。更に、十分高速で正確なロボット・アセンブリは移
動するコンベアから無作意に置かれた縫合針を拾い上げ
直接スエージング装置へ向きを揃えて配置することも出
来るようになる。

【００２３】好適実施例において、各々のカメラ６２、
６４は透過光照明式コンベア２５ａ、２５ｂの各々の約
１メートル上方に装置してあり、適当なアダプタを使え
ば交換自在な焦点距離が１０ミリメートルから１４０ミ
リメートルの電子制御式望遠レンズを使用している。適
切なレンズ制御装置を用いて光量・絞り、焦点、および
画角を各々のカメラのレンズについて設定し、ＲＳ−２
３２Ｃリンクを経由してアデプト製制御装置とインタフ
ェースさせてある。

【００２４】縫合針選別供給装置のための制御システム
のさらなる部材には供給システムを監視し指令するため
に使用するＳＣＡＤＡノード（図示していない）が含ま
れる。このノードはアデプト製制御装置の各々と独立し
たＲＳ−２３２Ｃリンクでインタフェースし、これを用
いてデータ情報例えば縫合針のパラメータやエラー・メ
ッセージ、および状態メッセージなどを運転中にアデプ
ト制御装置へダウンロードする。ＳＣＡＤＡノードは商
業的に利用可能なＦＩＸＤＭＡＣＳソフトウェアを走ら
せるパーソナル・コンピュータまたはこれに類似の適当
な装置を含む。シリアル通信を用いて後述する縫合針交
換手順の間にＦＩＸ／ＤＭＡＣＳの「アデプト設定」画
面へ入力した縫合針のパラメータを変更する。オペレー
タが縫合針のパラメータを入力してから交換を開始する
と、ＦＩＸ／ＤＭＡＣＳノードはこれらのパラメータを
ロボット制御装置へ転送する。

【００２５】本発明のロボット／視覚制御システム６９
は縫合針並べ替え供給システム１０により実行する特定
のタスクに各々が関係し、ＰＬＣ１２０の制御下に実行
される独立したコンピュータ・ソフトウェアプログラム
を含む。実行するタスクと該タスクを有効にするための
ＰＬＣ制御信号の流れ図による表現を図８（ａ）〜図８
（ｈ）に示す。図７に図示したように、本発明のロボッ
ト制御システム６９用のソフトウェアは８つの主要なタ
スクを実行する。ロボット制御タスク１５０、画像制御
タスク１６０、コンベア運転制御タスク１８０、ＳＣＡ
ＤＡノード・インタフェースタスク１９５、制御パネル
タスク２６０、タスク・マネージャ２４０、コンベア初
期化タスク１９０、およびレンズ制御タスク１９５であ
る。上述のこれら８つのタスクのうち、初めの６つのタ
スクは後述するように縫合針供給安定状態運転中は作動
状態にある。図７には更にタスク間のデータの流れとタ
スクを起動する信号を図示してある。好適実施例におい
て使用しているソフトウェアの言語はアデプト社のＶ／
Ｖ＋言語で、これはマルチタスク環境における画像とロ
ボット両方の制御を支援するものである。

【００２６】各々のロボット・アセンブリ、制御装置、
およびカメラの視覚的追跡システムは供給システムが正
しく機能するように注意深い較正と設定の手順が必要で
ある。例えば、各ロボット・アセンブリは関節位置を設
定し関節の運動限界を規定してロボットが作動したとき
に構造上の損傷を受けないようにする必要がある。更
に、カメラ対ロボットの較正を行い、視覚系システムが
縫合針の位置座標を正確に計算してロボットが取り出し
位置へ動けるようにしなければならない。この手順はカ
メラの画角と各々のロボットの据付位置の間の変換行列
を提供する。

【００２７】ＰＬＣ１２０はロボット制御装置とロボッ
トの電源投入を行う。ロボット較正手順は電源投入後に
起動されロボットの関節を既知の「ホーム」ポジション
へ移動させてデジタル・エンコーダ（図示していない）
を同期させる。

【００２８】ＰＬＣ１２０、ロボット制御装置、および
コンベア２５ａ、２５ｂの起動処理は時間的関係が重要
である。ロボット制御装置の側から見ると、ＲＯＢＯＴ
ＥＮＡＢＬＥ信号２１９をＰＬＣ１２０が有効にする
と、ロボット制御タスク１５０、画像制御タスク１６
０、コンベア移動制御タスク１８０、コンベア初期化タ
スク１９０を実行して通常のサイクルを開始する。これ
によってコンベア２５ａの移動が開始され、２秒間だけ
待って詳細を後述するように第２のコンベア２５ｂを起
動する。ＰＬＣは同時にもう一方のアデプト・ロボット
にもＲＯＢＯＴＥＮＡＢＬＥ信号を有効にする。この方
法だと、ＰＬＣは縫合針供給システムと前進コンベアと
スエー腎愚僧ｔｉの起動をＲＯＢＯＴＥＮＡＢＬＥ信
号の起ち上げで行うことが出来る。詳細については後述
するように、ＲＯＢＯＴＥＮＡＢＬＥ信号を引き下げ
ると、アデプト・ロボットは通常処理を停止してＳＣＡ
ＤＡノードからの要求に応答するようになる。

【００２９】［ロボット制御タスク］各々のロボット・
アセンブリ５０ａ、５０ｂに対するそれぞれのアデプト
制御装置に関連して単一のロボット制御タスクが存在す
るが、図７では１つだけを要素１５０として図示してあ
る。ロボット制御タスク１５０の制御システム・ソフト
ウェアは各々のロボット・アセンブリ５０ａ、５０ｂを
資源として管理し、画像制御タスク１６０で生成されこ
こから入力される識別した縫合針の位置をＦＩＦＯバッ
ファから読み取り、縫合針配置のハンドシェークを行う
ため制御システム６９のプログラマブル論理制御装置
（ＰＬＣ）１２０とインタフェースして、コンベア・ベ
ルト２５ａ、２５ｂの移動を開始させる。

【００３０】図８（ａ）〜図８（ｃ）のブロック図に図
示したように、各々のロボット・アセンブリ５０ａ、５
０ｂに対して安定状態にあるロボット制御タスク１５０
の運転は次のようになる：

【００３１】第１に、各々のロボット制御装置はデータ
線１９３経由で入力ＦＩＦＯ１５５を連続的に読み出し
て段階１０２で図示したように各々の半透明コンベア２
５ａ、２５ｂの上の識別した縫合針の位置についての位
置座標データを取得する。縫合針位置についてのデータ
は、詳細について後述するように各々のデータ線１９７
を経由して画像制御タスク１６０へ供給する。受け入れ
可能な（認識可能な）縫合針位置がＦＩＦＯバッファ１
５５に入力されると、ロボット制御装置はバッファから
縫合針位置を除去してロボットの把持腕５５ａ（５５
ｂ）に指令を出し、段階１０４に示すようにコンベアベ
ルト上のその位置へ移動させる。次に、各々の認識した
縫合針について、ロボット制御タスク１５０はロボット
の把持腕５５ａ（５５ｂ）に命令を送って、段階１０６
に示したように縫合針の円柱状部分７で閉咬させてから
コンベアから離昇させ、精密コンベア３５に近い到達位
置へ移動させる。ロボット制御タスクは次に段階１０８
に示したようにＮＥＥＤＬＥＩＮＧＲＩＰＰＥＲ信号
２０７をＰＬＣ宛てに生成し、ＰＬＣ１２０からの応答
を待つ。図８（ａ）の段階１０９に図示したように、ま
た更に図７を見るとＰＬＣがロボットタスクの生成した
ＮＥＥＤＬＥＩＮＧＲＩＰＰＥＲ信号２０７を受信す
ると、ＰＬＣ１２０はロボット５０ａ、５０ｂの各々が
受信するＳＡＦＥＴＯＰＬＡＣＥ信号１９１を生成す
る。ＳＡＦＥＴＯＰＬＡＣＥ信号１９１の目的は各
々のロボット・アセンブリに対して縫合針がコンベア３
５の精密コンベア舟４０に配置できることを通知するこ
とである。ＳＡＦＥＴＯＰＬＡＣＥ信号１９１の受信
に応答して、縫合針を精密コンベア３５上に配置する直
前に、ロボット制御タスク１５０は段階１１１でＰＬＣ
１２０が受信するＤＯＮ’ＴＩＮＤＥＸＰＲＥＣＩＳ
ＩＯＮＣＯＮＶＥＹＯＲ信号２０４を生成する。この
信号が高電位例えば論理値「１」の状態にある間、アデ
プト・ロボット５０ａまたは５０ｂは図８（ｂ）の段階
１１３に図示したように精密コンベア３５の舟４０に縫
合針を載置しようとする。これにより後述するように精
密コンベアの嵌合舟４０の嵌合あご４７、４９の後退を
開始させこれらの間に縫合針を配置できるようにする。
ロボットの動きが止まり縫合針が載置されると、段階１
１７でロボットタスク１５０はＰＬＣ１２０の受信する
ＮＥＥＤＬＥＰＬＡＣＥＣＯＭＰＬＥＴＥ信号２０６
を生成し、段階１１９でＰＬＣは適切な制御信号２０９
を生成して精密コンベアの嵌合舟の嵌合あご４０が縫合
針に嵌合できるようにする。好適実施例において、ＮＥ
ＥＤＬＥＰＬＡＣＥＣＯＭＰＬＥＴＥ信号２０６のド
エル時間はおよそ４８〜６４ミリ秒である。この信号を
有効にした後、ロボット・アセンブリ５０ａ、５０ｂは
同じ時間間隔に渡り縫合針をその位置で保持し続ける
（４８〜６４ミリ秒）その直後、ロボットは把持部を開
咬し、図８（ｂ）の段階１２１に示すように嵌合舟４０
から離れた準備位置へ戻る。最後に、段階１２３でＤＯ
Ｎ’ＴＩＮＤＥＸＰＲＥＣＩＳＩＯＮＣＯＮＶＥＹ
ＯＲ信号２０４を排除し、ＰＬＣ（ならびにコンベア制
御タスク）が精密コンベア３５の移動を開始できる状態
になったことを示し、これが図８（ｂ）の段階１２５で
ＰＬＣ１２０の命令により実行される。

【００３２】コンベア移動開始の安全ロックとしてこれ
を移動させる前に、ロボット制御タスク１５０は現在摘
み上げている縫合針がカメラの視野内で認識しロボット
のＦＩＦＯ内に配置した最大本数（３本）の縫合針の最
後の縫合針かどうかの決定を行う。この段階は図８
（ｃ）の段階１３２で図示してある。現在把持している
縫合針が最後の１本である場合には、そのアデプトロボ
ットのロボットタスク１５０はコンベア移動制御タスク
１８０に内部制御ＬＡＳＴＰＩＣＫ信号１９２、１９
６を送り、図８（ｃ）の段階１３４で示すように各々の
ロボット・アセンブリ５０ａ、５０ｂが現在のコンベア
から最後の縫合針を摘み上げたことを示す。カメラの画
角（ＦＯＶ）あたりで想定される縫合針の最大本数が各
々の現在の供給コンベアベルト２５ａ（２５ｂ）から摘
み上げられていない場合、例えば図８（ｃ）の段階１３
５に示すようにＦＩＦＯバッファ内に２本の縫合針の位
置だけしか格納されていない場合、ロボット制御タスク
１５０はコンベア制御タスク１８０に対してコンベアベ
ルトを「早く」移動させるように、図７に図示してあり
また図８（ｃ）の段階１３６に示してあるように、ＩＮ
ＤＥＸＣＯＮＶＥＹＯＲ１ＥＡＲＬＹまたはＩＮＤ
ＥＸＣＯＮＶＥＹＯＲ２ＥＡＲＬＹ信号２１１、２
１２で指示する。

【００３３】コンベアの動きに影響を与える全ての信号
はコンベア制御タスク１８０を経由するので、コンベア
制御タスクはもう一方のアデプト・ロボットが受信する
ように対応するＩＮＤＥＸＣＯＮＶＥＹＯＲ１ＥＡ
ＲＬＹ信号２１１’またはＩＮＤＥＸＣＯＮＶＥＹＯ
Ｒ２ＥＡＲＬＹ信号２１２’通常の動作中にロボット
制御タスクがＩＮＤＥＸＣＯＮＶＥＹＯＲ１ＥＡＲ
ＬＹ信号またはＩＮＤＥＸＣＯＮＶＥＹＯＲ２ＥＡ
ＲＬＹ信号のどちらかを受信すると、ＦＩＦＯバッファ
１５５の内容を消去しコンベアから最後の縫合針を摘み
上げたように動作を継続する。

【００３４】最大数の縫合針を摘み上げたかまたは各々
のカメラの視野に縫合針が全くないかまたは十分に存在
しないことを表わすＩＮＤＥＸＣＯＮＶＥＹＯＲ１
ＥＡＲＬＹ信号２１１’またはＩＮＤＥＸＣＯＮＶＥ
ＹＯＲ２ＥＡＲＬＹ信号２１２’をコンベア制御タス
ク１８０から受信した結果として、図７に図示したよう
に、もう一方のアデプト・ロボットはコンベア制御タス
ク１８０が受信するように対応するＣＯＮＶＥＹＯＲ
１ＩＮＤＥＸＥＤＥＡＲＬＹ信号１９８’またはＣＯ
ＮＶＥＹＯＲ２ＩＮＤＥＸＥＤＥＡＲＬＹ信号１９
９’を生成する。これらの信号で対応するコンベア２５
ａ（２５ｂ）は処理を中断してベルト送りを開始する。

【００３５】制御ソフトウェアはＶ／Ｖ＋のタイムスラ
イスに基づくデジタル出力の１６ミリ秒から３２ミリ秒
まで変動する持続時間を考慮する必要がある。これはＤ
ＯＮ’ＴＩＮＤＥＸＰＲＥＣＩＳＩＯＮＣＯＮＶＥ
ＹＯＲ信号２０４の設定および再設定に連動して縫合針
の配置に必要な最小時間の計算に影響を与える。

【００３６】ロボット制御タスク１５０は２種類のエラ
ーに対してエラー回復を実行する。これらのエラーは送
りエラーと総数エラーに大別される。他の全てのタスク
と同様、総数エラーはタスク・マネージャ２４０のエラ
ー回復に応答してロボット制御タスクを即時停止させ
る。ロボットがこれのＦＩＦＯに書き込まれた縫合針を
待ち続け両方のコンベア・ベルトが適当な時間の間に送
られなかった場合には送りエラーが発生する。ロボット
制御タスク１５０は他のロボットに対してＩＮＤＥＸ
ＣＯＮＶＥＹＯＲ１ＥＡＲＬＹ（信号２１１）または
ＩＮＤＥＸＣＯＮＶＥＹＯＲ２ＥＡＲＬＹ（信号２
１２）を経由してコンベアを送るように要求することで
この種のエラーから回復する。これによって画像制御／
ロボット制御両方のシステムに現在のＦＩＦＯの内容を
破棄してコンベアベルトを前進させる。

【００３７】［コンベア送り制御タスク］コンベア送り
制御タスク１８０は各々の半透明送りコンベア２３ａ、
２５ｂの送りを開始させ、このタスクはコンベア始動タ
スク１９０により起動される。コンベアの動きに影響を
与える全ての信号はコンベア制御タスク１８０を経由す
る。これの流れ図を図８（ｄ）に図示してある。

【００３８】図８（ｄ）に図示したように、また図７を
更に考慮すると、コンベア送り制御タスク１８０の第１
の段階１４１は、ロボット制御タスク１５０で内部的に
生成され各々の供給半透明コンベア２５ａ、２５ｂから
の最後の縫合針の取り出しがアデプト・ロボット５０
ａ、５０ｂの一方で完了したことを表わすＬＡＳＴＰ
ＩＣＫ信号１９２、１９６を検査することである。例え
ば、図８（ｄ）の段階１４２で、アデプト・ロボット５
０ａ（ロボットＩ）がコンベアＩ（２５ａ）またはコン
ベアＩＩ（２５ｂ）からＬＡＳＴＰＩＣＫ信号を起動
したかどうかの決定を行う。ＬＡＳＴＰＩＣＫ信号１
９２、１９６をロボット・タスクから受信する結果、コ
ンベア制御タスクはＰＬＣ１２０で受信するようにそれ
に対応するＩＮＤＥＸＣＯＮＶＥＹＯＲ１信号１９８
またはＩＮＤＥＸＣＯＮＶＥＹＯＲ２信号１９９を生
成する。これは図８（ｄ）でそれぞれ段階１４３と１４
３’として図示してある。最後の縫合針を各々のコンベ
アから摘み上げた後でそれぞれのアデプト・ロボット制
御装置がＰＬＣ１２０に対して半透明送りコンベア２５
ａを前進させるように要求することが必須である。これ
によって、もう一方のアデプト・ロボットは、現在の半
透明コンベア２５ａ（２５ｂ）を前進させるよう指令す
る前に、各々の段階１４４と１４４’でＰＬＣが受信す
るようにこれに対応するＩＮＤＥＸＣＯＮＶＥＹＯＲ
１（またはＩＮＤＥＸＣＯＮＶＥＹＯＲ２）信号を生
成しなければならない。ＩＮＤＥＸＣＯＮＶＥＹＯＲ
１（またはＩＮＤＥＸＣＯＮＶＥＹＯＲ２）信号１９
８、１９９両方を、段階１４６と１４６’で図示したよ
うに、各々のロボット’アセンブリから受信した後での
み、ＰＬＣ１２０は半透明送りコンベア２５ａに前進す
るように指令し、また段階１４８と１４８’ではコンベ
ア制御タスク１８０で受信するように、対応するＣＯＮ
ＶＥＹＯＲ１ＳＥＴＴＬＥＤ信号２４１またはＣＯＮ
ＶＥＹＯＲ２ＳＥＴＴＬＥＤ信号２４２を生成する。
ＣＯＮＶＥＹＯＲ１ＳＥＴＴＬＥＤ信号２４１とＣＯ
ＮＶＥＹＯＲ２ＳＥＴＴＬＥＤはロボット制御タスク
１５０によりＰＬＣがコンベア２５ａを（２５ｂ）を前
進させるように要求されてから約２秒後に起ち上がる。
コンベア制御タスク１８０は、各々ＣＯＮＶＥＹＯＲ
１ＳＥＴＴＬＥＤまたはＣＯＮＶＥＹＯＲ２ＳＥＴＴ
ＬＥＤ信号２４１、２４２に対応する内部制御信号２４
１’、２４２’を受信すると、画像制御タスク１６０に
対して縫合針の画像化を開始するように通知する。送り
コンベア２５ａ（２５ｂ）が送られてこれに対応するＣ
ＯＮＶＥＹＯＲＳＥＴＴＬＥＤ信号２４１、２４２を
受信すると、図８（ｄ）の段階１５１と段階１５１’に
示すように、画像制御タスク１６０は対応するカメラの
画角内で縫合針の認識を開始できる。より特定すれば、
画像制御タスク１６０の制御下に、直前に送ったコンベ
ア２５ａ（２５ｂ）のカメラ６２、６４がこれの照明さ
れた部分３０ａ、３０ｂで各々の視野を撮影し、該タス
クは画像を処理して、図８（ｄ）の段階１５３に図示し
たように各々のカメラの視野内に認識可能な縫合針が存
在しているか否かの決定を行う。

【００３９】この時点で、視野内での縫合針の単なる存
在または検出と「認識可能な」縫合針の存在との弁別を
行う必要がある。縫合針は存在するかもしれないが、様
々な理由から、各々のカメラの絞りおよび撮影システム
の照明パラメータを自動調節する自動が増加アルゴリズ
ムの実行によりカメラの撮影パラメータが画像制御タス
ク１６０を変更して処理することの出来る拡張画像をカ
メラが実質的にとれるようにならなければ画像制御タス
ク１６０はこれの位置座標を決定することが出来ない。
定常運転中には、画像制御タスク１６０がすでに各々の
視野内で縫合針を「認識」しているとき、自動画像化ア
ルゴリズムは反復実行されない。自動画像化アルゴリズ
ムの詳細については後述する。

【００４０】ＬＡＳＴＰＩＣＫ信号を受信する代わり
に、コンベア送り制御タスク１８０はカメラの現在の画
角内で縫合針が認識されない場合に画像制御タスク１６
０が内部的に生成するＩＮＤＥＸＣＯＮＶＥＹＯＲＥ
ＡＲＬＹ（１または２）信号２３１、２３２を受信する
か、または最大数の縫合針が摘み上げられていないとき
にロボット制御タスク１５０が内部的に生成するＩＮＤ
ＥＸＣＯＮＶＥＹＯＲＥＡＲＬＹ（１および２）信号
２１１、２１２を受信しても良い。いずれの場合でも、
コンベア制御タスク１８０は図８（ｅ）の流れ図に図示
してあるように以下の手順を実行する。

【００４１】図８（ｅ）の段階１５７に図示してあるよ
うに、コンベア制御タスクはたとえばロボット制御タス
ク１５０のロボット１からの信号２１１などの、コンベ
ア１から最大数量の縫合針を拾い上げることが出来なか
ったことを表わすＩＮＤＥＸＣＯＮＶＥＹＯＲＥＡＲ
ＬＹ信号を受信している。段階１５９に示すように、コ
ンベア制御タスクはすぐにこれに対応するＩＮＤＥＸ
ＣＯＮＶＥＹＯＲ１ＥＡＲＬＹ信号（２１１’）を生
成して他方のアデプト・ロボットが受信する。この信号
は、他方のアデプト・ロボットに対してコンベア１の縫
合針の処理を停止してベルトを送るように指示する信号
である。他方のアデプト・ロボットは図８（ｅ）の段階
１６１に示したように対応するＣＯＮＶＥＹＯＲ１Ｉ
ＮＤＥＸＥＤＥＡＲＬＹ信号（１９８’）を生成して
これに応答し、他方のアデプト・ロボット（例えばロボ
ット２）がコンベア１の処理を中断することと第１のア
デプト・ロボット（ロボット１）の要求したようにコン
ベア１を先送りすることをコンベア制御タスク１８０に
通知する。これらの信号をコンベア制御タスクが受信す
ると、該タスクはＰＬＣで受信するようにＩＮＤＥＸ
ＣＯＮＶＥＹＯＲ１信号（１９８）をすぐに生成し、
図８（ｄ）に図示したようにＰＬＣが要求されたコンベ
アベルト、例えばコンベア１（２５ａ）の早送りを開始
する。撮影制御タスク１６０の処理はこの後でＣＯＮＶ
ＥＹＯＲ１ＳＥＴＴＬＥＤ信号を受信すると継続す
る。

【００４２】［画像制御タスク］画像制御タスク１６０
は２台のカメラ・アセンブリ６２、６４の各々が撮影し
た画像を制御・処理する。２台の半透明コンベアのタイ
ミングはずらしてあるので、一度に１台のカメラだけが
作動する。

【００４３】より特定すれば、図３（ｂ）に図示してあ
るように、画像制御タスク１６０は各々のカメラ６２、
６４とインタフェースして各々の照明部分３０ａ、３０
ｂに位置する領域を含むそのカメラのレンズの各々の視
野内にある認識可能な縫合針の位置を識別する。さらに
画像制御タスク１６０は識別した縫合針の場所の位置と
方向についての情報を処理して、これらの位置をデータ
線１９７経由でロボット制御タスクのＦＩＦＯ１５５に
書き込む。前述のように、画像制御タスクはカメラの視
野内において縫合針が画像化されない場合にコンベア先
送りを起動することが出来る。

【００４４】すでに簡単に説明したように、画像制御タ
スクはコンベア２５ａ、２５ｂのいずれかが送りを完了
する度に実行される。これが起動されると内部的に生成
したＣＯＮＶＥＹＯＲ１ＳＥＴＴＬＥＤ信号２４１’
またはアデプト・ロボットが命令するとおりに各々の半
透明送りコンベア２５ａ、２５ｂが送りを中止する度に
ＰＬＣ１２０で生成されてコンベア制御タスク１８０を
通って転送されてくるＣＯＮＶＥＹＯＲ２ＳＥＴＴＬ
ＥＤ信号２４２’のいずれかを受信すると縫合針の認識
を開始する。ＰＬＣが半透明送りコンベアを送るように
アデプト・ロボットから要求されてから約２秒後にＣＯ
ＮＶＥＹＯＲＳＥＴＴＬＥＤ信号２４１、２４２の各
々が高電位になる（論理値「１」）。ＣＯＮＶＥＹＯＲ
ＳＥＴＴＬＥＤ信号１と２（２４１、２４２）はアデ
プト・ロボットから各々のＩＮＤＥＸＣＯＮＶＥＹＯ
Ｒ１または２信号１９８、１９９を次にＰＬＣ１２０が
受信するまで高電位のままである。

【００４５】図８（ｆ）に図示したように、画像制御タ
スク１６０はそのＣＯＮＶＥＹＯＲＳＥＴＴＬＥＤ信号
の関係するカメラを起動する。起動時に、カメラ６２、
６４は段階３０１で示すようにコンベア・ベルト２５ａ
（２５ｂ）の透過光領域３０ａ、３０ｂの画像を撮影す
る。得られた全ての画像は段階３０３で示すように２進
画像データへ変換し、段階３０５で示したように次のデ
ジタル処理を施すのが望ましい。画像制御タスク１６０
は「撮影ツール」を使って受け入れ可能な縫合針を検出
し、受け入れ可能な縫合針の取り出しポイントの座標を
ロボットタスク用のＦＩＦＯバッファ１５５に書き込
む。透過光照明領域内の「受け入れ可能な」縫合針は縫
合針交換手順の間にすでに受け入れられた縫合針パラメ
ータの許容範囲内にある縫合針である。縫合針交換手順
は供給システムのソフトウェアに現在処理しようとして
るバッチ内の縫合針の種類と寸法について知らせる手順
で、後述するような縫合針バッチの変更を行う前に実行
する必要がある。縫合針の半径、軸の幅、ロボットに対
する縫合針の角度的な特徴、および縫合針パラメータか
ら計算したとおりの計算領域を縫合針の指定許容範囲と
する。

【００４６】［自動画像化アルゴリズム］前述したよう
に、検出した縫合針が認識不可能な場合、自動画像化ア
ルゴリズムを起動してカメラの撮影パラメータを変更す
る。つまり、２進化画像データを図８（ｈ）に示した段
階３０５で処理した後、縫合針の画像が指定した半径か
（段階３０７）、縫合針の画像が指定した軸の幅か（段
階３０９）、縫合針の画像が指定した角度特性を有する
か（段階３１１）また縫合針の画像が指定した許容範囲
内に収まっているか（段階３１３）についての決定を行
う。これらの基準のいずれかが仕様から外れている場
合、自動画像化アルゴリズムが段階３１５で実行され
る。自動画像化手順の機能は、各々のカメラの視野にあ
る同じ縫合針画像の一連の撮影を行い、画像間の撮影パ
ラメータを改善することによって縫合針の認識が良好に
行えるように縫合針画像を強調することにある。つま
り、一連の画像の各々を撮影した後、自動画像化アルゴ
リズムはカメラの絞りと撮影システムの照明パラメータ
を自動調節し、撮影システムがカメラの視野内で正しく
縫合針を画像化できるようにする。例えば、視野の照明
を調節する際に、カメラの幾つかの撮影パラメータ、例
えば利得、オフセット、２進化閾値などを変更すること
が出来る。自動画像化アルゴリズムは各々のカメラの視
野で縫合針が認識されるまで実行され、縫合針交換を行
うまで反復実行されることはない。

【００４７】画像制御タスク１６０でカメラが調節され
ても縫合針の画像がまだ正しく撮影されないことがあ
る。これは各々のカメラの撮影範囲が透過光光源を使用
しており相互に重なり合っている縫合針、各々が接触し
ている縫合針、または視野の辺縁からはみ出してクリッ
プされた縫合針などが認識対象として考慮されないため
である。つまり、図８（ｈ）の段階３１９に図示したよ
うに、画像制御タスクは縫合針の重なり合いまたは相互
の接触があるかどうか段階３２１で決定し、視野の辺縁
に縫合針が接近しすぎていないかを調べる。

【００４８】考えられる全ての縫合針を認識した後、段
階３２３で、画像制御タスクは受け入れ可能な縫合針の
拾いだし座標を計算してこれをロボット制御タスクのＦ
ＩＦＯバッファ１５５内に配置し、ロボットが受け入れ
可能な縫合針を摘み上げ精密コンベア上へ載置できるよ
うにする。好適実施例において、各々の半透明送りコン
ベアの各々のドエル周期の間に認識することの出来る縫
合針の最大本数は３である。この最大値より少ない本数
しか認識されないか、または全く縫合針が認識されない
場合、ロボットは対応するコンベアを早送りするように
信号を生成して前述のように撮影システムに処理を中断
させることが出来る。

【００４９】撮影タスク１６０はＦＩＦＯへ書き込む縫
合針座標の個数を３に制限するが、これはロボット制御
タスクがＦＩＦＯ１５５へ渡した全ての縫合針の座標で
縫合針を取り出し置き直すためである。好適実施例で
は、撮影タスクは送りコンベアの周期毎に５秒間だけ作
動するように制限されている。

【００５０】画像制御タスク１６０は３種類のエラーに
ついてエラー回復を実行する。これらのエラーは画像化
エラー、処理エラー、総数エラーに大別される。総数エ
ラーではタスク・マネージャのエラー回復が応答し画像
制御タスク１６０をすぐに停止させる。画像化エラーが
発生すると、画像制御タスク１６０は現在の視野での実
行を全て保留し、ＩＮＤＥＸＣＯＮＶＥＹＯＲ１Ｅ
ＡＲＬＹまたはＩＮＤＥＸＣＯＮＶＥＹＯＲ２ＥＡ
ＲＬＹ信号２３１、２３３のどちらかを生成することに
よって、前述のようにコンベアベルトの早送りを要求す
る。これらの信号を受信するとこの部分のＦＩＦＯには
縫合針の座標を配置せずに撮影／ロボット制御システム
両方に縫合針の現在の視野を渡す。処理エラーが発生す
ると、画像制御タスクは現在の縫合針についての全ての
処理を保留して更に別の縫合針が利用可能なら新しい縫
合針の処理を同じ視野内で開始する。その結果、撮影タ
スクはＦＩＦＯ内に縫合針座標を挿入しない。

【００５１】［コンベア起動タスク］コンベア初期化タ
スク１９０の機能はコンベア送り制御タスク１８０を起
動することで、ＰＬＣ１２０からＲＯＢＯＴＥＮＡＢ
ＬＥ信号２１９が入ってくると起動する。一旦起動する
と、図７に図示したように、このタスクはＩＮＤＥＸＩ
ＮＦＥＥＤＣＯＮＶＥＹＯＲ１（２５ａ）信号２３７
を要求した後、約２秒間待ってから、ＩＮＤＥＸＩＮ
ＦＥＥＤＣＯＮＶＥＹＯＲ２（２５ｂ）信号２３９を
要求する。タスク１９０はここで終了し、ＲＯＢＯＴ
ＥＮＡＢＬＥ信号が下がってまた立ち上げられるまで再
起動することはない。

【００５２】［タスク・マネージャ］タスク・マネージ
ャ２４０はソフトウェアおよびハードウェアのＩ／Ｏ信
号、グローバル変数、撮影／ロボットシステムタスクを
初期化する。撮影／ロボットシステムタスクが走ると、
タスク・マネージャは現在走っている各々のタスクの完
全性と状態、ならびにこれらのタスクが制御している資
源を監視する。状態問合せ信号２４７ａ〜２４７ｆは図
７に図示してある。ここで言う資源とは、ロボット、通
信ポート、Ｉ／Ｏ信号線である。タスク・マネージャは
ＳＹＳＴＥＭＦＡＩＬ信号２２２によってＰＬＣに、ま
たＳＣＡＤＡノード・インタフェースタスク１９５を経
由してＳＣＡＤＡノードへあらゆるエラーを報告する。
ＳＹＳＴＥＭＦＡＩＬ信号２２２はロボット（タスク
・マネージャが検出した）が動作を継続できないような
総数エラーを認識した場合に必ず生成される。この信号
は低位が有効で、アデプト・ロボットがリセットされる
まで低電位のままである。つまり、ＰＬＣはこの信号を
受信するとすぐにＲＯＢＯＴＥＮＡＢＬＥ信号２１９
を低電位にしなければならない。

【００５３】撮影／ロボット制御ソフトウェアで総数エ
ラーが発生した場合には、タスク・マネージャ２４０を
使ってプログラム実行中に全ての運転状態にあるタスク
と資源の状態ならびに完全性を連続的に問い合せること
によりこれらのエラーを検出し復元しようとする。発生
したエラーが総数エラーだと分ると、ＰＬＣ１２０に対
してＳＹＳＴＥＭＦＡＩＬ信号２２２を上げ、ＳＣＡ
ＤＡノード・インタフェースタスク、制御パネルタス
ク、タスク・マネージャ以外の全てのタスクを停止す
る。最後の復旧不可能なエラーの理由を表わす符号はＳ
ＣＡＤＡノード・インタフェースタスク経由でＳＣＡＤ
Ａノードへ供給する。場合によっては、アデプト・ロボ
ット制御装置のモニター・ウインドウにエラー・メッセ
ージを表示する。ＳＹＳＴＥＭＦＡＩＬ信号を立ち上
げた後、タスク・マネージャはロボットで検出された全
ての問題を補正しようと試みモニター・ウインドウを通
してオペレータに通知する。たいていの場合、オペレー
タはもう一回ＲＯＢＯＴＥＮＡＢＬＥ信号を起ち上げ
て撮影／ロボット制御ソフトウェアをリセットするだけ
で良い。

【００５４】［制御パネルタスク］制御パネルタスク２
６０は、オペレータが各種ソフトウェアの「デバッグ」
ユティリティへアクセスしたり診断ユティリティへアク
セスしたり、ロボットのスピードを制御したり、縫合針
を取り出して配置するためにロボットを移動させようと
する新しい位置を選択したり出来るようにするマウスで
操作する形の制御パネルを表示する。また、制御パネル
タスクではオペレータが撮影／ロボットシステムタスク
の実行を停止させることが出来る。

【００５５】［ＳＣＡＤＡノード・インタフェースタス
ク］ＳＣＡＤＡノード・インタフェースタスク１９５は
ＳＣＡＤＡノードからのメッセージをＳＣＡＤＡノード
ＲＳ−２３２Ｃインタフェースへ問い合せる。このタス
クは製品の交換時に必要とされるアデプト・ロボットと
カメラの設定手順を要求するＳＣＡＤＡノードのスレー
ブとして機能する。これらの要求はＲＯＢＯＴＥＮＡ
ＢＬＥ信号２１９が無効化された場合にのみ有効であ
る。

【００５６】［レンズ制御タスク］レンズ制御タスク２
７０はＳＣＡＤＡノードが撮影システムへ導入しようと
する新しい製品を要求した場合にのみ起動されオフライ
ン・プロセスとして実行されるのみである。レンズ制御
タスク２７０は新しい縫合針のパラメータを受け取り、
新しい製品の寸法に適合するように両方のカメラの画角
を調節する。ズーム、焦点、レンズ絞りがこの新しい製
品の導入で影響を受けるが、同様に内部システムのパラ
メータ例えば利得、２進化閾値オフセットなど画像化に
使用するパラメータも影響される。カメラの調整が済む
と、別の新製品を撮影／ロボットシステムに導入するま
で保留される。

【００５７】［製品の変更］ロボットに縫合針供給処理
を開始させる前に、縫合針変更手順を起動して制御シス
テム・ソフトウェアの撮影およびロボット制御タスクに
処理しようとする縫合針の種類と寸法を通知する。この
ような製品変更手順は縫合針バッチの変更を行う以前に
完了しておく必要がある。電源投入後第１の縫合針バッ
チを実行する前に変更が完了していないと、ロボットが
作動可能でロボットが作動しない場合にエラー・メッセ
ージ信号がＦＩＸ／ＤＭＡＣＳ（ＳＣＡＤＡノード）の
画面に表示される。異なる縫合針バッチの実行毎に変更
が完了していない場合、画像制御タスクは実行中の縫合
針を識別しない。

【００５８】基本的に、システムのオペレータが適当な
単位例えばミリメートルや度数でＳＣＡＤＡタスクのＦ
ＩＸ／ＤＭＡＣＳ画面へデータ線を通して縫合針のパラ
メータを入力する。画像制御タスクが使用するこれらの
縫合針パラメータには、縫合針の半径と半径の許容範
囲、受け入れ可能な縫合針の角度とその許容範囲、およ
び縫合針の幅と幅の許容範囲が含まれる。

【００５９】画像制御タスクへ縫合針の変更パラメータ
を入力することに加えて、処理しようとする縫合針の特
定のバッチに関係するカメラの初期設定パラメータもシ
ステムが使用するＳＣＡＤＡノードを通して入力する。
図７に図示したように、ソフトウェアはＳＣＡＤＡノー
ドからユーザが供給した情報を使用してロボットを作動
させる前に正しい画角寸法、焦点、ズームパラメータに
なるようにレンズを自動調整する。

【００６０】図５（ａ）〜図５（ｃ）はロボットが各々
の縫合針１９を移動する精密コンベアの舟４０を示す。
各々の舟には一対のあごを設けるのが望ましく、一方の
あご４７は固定的に装置しておき、第２のあご４９はポ
ケット４２内で摺動自在にしておく。動作において、図
５（ｃ）の矢印「Ａ」で示した方向に押し棒４６が押さ
れ、矢印「Ｂ」で示した方向に移動自在なあご４９の位
置を後退させるスプリング５２を圧縮し、両方のあごの
間のノッチ４４に縫合針１９を配置できるようにする。
通常、スプリング５２は図５（ｂ）に示したようにバイ
アスしておき移動自在なあご４９を嵌合位置に保持して
ノッチ４４に縫合針１９を保定する。各々の縫合針が後
に行うスエージング加工の際に各々の舟の上で正しい方
向に向いているのであれば何らかの種類の解放自在な嵌
合機構を設けてコンベアの舟４０に縫合針１９を解放自
在に保定し得ることは理解されるべきである。

【００６１】図６はロボット・ローディング・ソレノイ
ド機構７０を示しており、これは図８（ｂ）の段階１１
３に関連して説明したように精密コンベアの舟４０に縫
合針を移動しようとする度にＰＬＣ１２０が起動する。
ロボット・ローディング・ソレノイド７０は適当な装着
プレート７２を用いて精密コンベアに装置することが出
来る。精密コンベア上に装架してあるセンサーも精密コ
ンベアの舟４０の接近を検出するように設けてある。コ
ンベアの舟がこれに縫合針を移動させるための所定位置
に停止すると、ロボット・ローディング・ソレノイドの
解除アーム５６がＰＬＣ１２０の起動時にソレノイド７
０により作動して、ピン５１の周囲を軸旋回し、押し棒
４６を押して移動自在なあご４９を図５（ｃ）に図示し
た位置まで後退させる。ロボットの把持部５５ａ、５５
ｂがコンベアの舟４０のあご４７、４９の間で嵌合させ
るために縫合針１９を配置する。解除アーム５６はＰＬ
Ｃ１２０により起動されコンベアの舟４０が移動を再開
するとスプリング７８により引戻される（図８ｂの段階
１１３参照）。

【００６２】自動スエージング装置で自動スエージ加工
を行うには縫合針が舟４０の嵌合あご４７、４９の間の
ノッチ４４に正確に配置されている必要がある。これは
図１のシステムの流れ図の段階１７で一般的に示した多
軸把持部が、縫合針１９の端部５に縫合糸（図示してい
ない）を配置するために精密に位置決めした縫合針を受
け取る必要がある。自動スエージ加工装置の多軸把持部
へ移動するために各々の縫合針が一定の方向に向くよう
にするには、縫合針の方向合わせ装置（すき）５４を図
９（ａ）〜図９（ｅ）に図示したように設けてコンベア
の舟４０のあご４７、４９の間に嵌合している間に各々
の縫合針の方向を揃える。すきは図９（ａ）および図９
（ｂ）に最も良く図示してあるように装着［］５８から
突出した細長い湾曲した刃５７を含む。図９（ｃ）に図
示してある好適実施例では、すきは精密コンベア３５の
一端８に固定的に装置しておき、前進中にコンベアの舟
４０に位置する縫合針１９をすくい上げる。接触した
ら、縫合針１９の彎曲部分８７を持ち上げ図９（ｃ）か
ら図９（ｅ）に示してあるようにすき５４の湾曲した刃
５７に沿わせる。すき５４を設けることによって縫合糸
スエージング装置へ搬送する各々の縫合針が一定の方向
に向くようになる。

【００６３】精密コンベアの舟の上で縫合針の方向を更
に揃えるために設ける別の機構は図１０（ａ）と図１０
（ｂ）に図示した縫合針ハードストップ・アセンブリ９
５である。ハードストップ・アセンブリ９５は駆動モー
タ（図示していない）により作動自在なプーリー９９と
図１０（ａ）に示すカム９８を回転させるためのタイミ
ング・ベルト９７を含む。コンベアの舟４０が図１０
（ｂ）の矢印で示した前進方向に搬送されている間にコ
ンベアの舟４０の嵌合あご４７、４９の上の第１の位置
から縫合針１９の端部８５にアームストップ９３のブレ
ードが接触し得る位置まで往復運動するようにアームス
トップ９３を作動させるために、カム・フォロワ９１が
設けてある。ブレード９４により縫合針１９の前進する
動きが接近すると、コンベアの舟４０の嵌合あご４７、
４９の間へ縫合針を移動させ、嵌合あご４７、４９が正
確な位置で、たとえば縫合針の軸部分８３で縫合針に嵌
合するようにさせる。カム９８はタイミングベルト９７
で駆動されるので、アーム・ストップ９３ｇ舟４０の前
進に合わせた時間的関係で往復運動して各々のコンベア
の舟４０に載せた各々の縫合針の方向を更に揃えられる
ように設計してあることに注意されたい。縫合針の方向
を揃えた後、アーム・ストップ９３はコンベアの舟４０
の上部の位置へ復動してこれまでに説明したような方法
で縫合針の方向を更に揃えるように待機する。

【００６４】前述のような方法で精密コンベアの舟４０
に正しい方向に向けた縫合針１９が装置されると、これ
が自動スエージング装置（図示していない）へ移送さ
れ、ここで縫合針に縫合糸が固定的に装着される。図１
１（ａ）と図１１（ｂ）に図示してあるストップ・アセ
ンブリ８０は、縫合針スエージング装置の目的の場所の
端部へ舟が到着したときに縫合針を運搬するコンベアの
舟４０のハード・ストップを実行するための機構であ
る。ハード・ストップ・アセンブリ８０のブレード８２
は舟４０の上の縫合針の位置の精密調整を提供する。よ
り特定すれば、ブレード８２は自動スエージングを行う
ために必要な最終位置から０．００１インチ以内に縫合
針の方向を合わせる。

【００６５】本発明についてこれの好適実施例を参照し
て部分的に図示しまた説明したが、形態や細部における
前述のまたその他の変更が添付の請求項の範囲において
のみ制限されるべき本発明の趣旨と範囲から逸脱するこ
となく成し得ることは当業者には理解されよう。

【００６６】本発明の具体的な実施態様は、次の通りで
ある。（１）縫合針供給装置はコンベア手段を駆動するための
駆動手段を含み、ロボット制御手段が制御手段で受信す
る第１の信号を生成して前記コンベア手段を前記駆動手
段に送らせるように前記制御手段へ要求することを含む
請求項１に記載の縫合針供給装置のための制御システ
ム。（２）前記制御手段は前記コンベア手段が送りを終了し
てドエル周期に入っていることを表わす画像追跡手段で
受信する第１の信号を生成することを含む実施態様１に
記載の縫合針供給装置用制御システム。（３）前記画像追跡手段は１台またはそれ以上のカメラ
の各々の視野内にある１つまたはそれ以上の所定の位置
の各々で前記コンベア手段上の前記縫合針のビデオ画像
を取得するために前記１台またはそれ以上のカメラ手段
を含む請求項１に記載の縫合針供給装置用制御システ
ム。（４）前記カメラの各々はこれに関係した複数の撮影パ
ラメータを有し、前記画像追跡手段は前記ビデオ画像か
ら得られた縫合針のパラメータと処理しようとしている
現在の縫合針のバッチに関係のある１つまたはそれ以上
の受け入れ可能な縫合針パラメータとを比較するための
手段を含み、前記１つまたはそれ以上の縫合針パラメー
タは縫合針半径、縫合針の角度、および縫合針の幅を含
むグループから選択されることを特徴とする実施態様３
に記載の縫合針供給装置用制御システム。（５）前記画像追跡手段は前記縫合針の連続画像を記録
し前記縫合針の前記画像がここから位置座標データを得
るために受け入れ可能になるまで各々の連続画像の間で
１つまたはそれ以上の画像パラメータを調節することに
よって縫合針の前記画像を自動的に強調するための手段
を含むことを特徴とする請求項１に記載の縫合針供給装
置用制御システム。（６）前記撮影パラメータが前記カメラにおける視野の
大きさと絞りの制御ならびに前記カメラにおける撮影シ
ステム照明制御を含むことを特徴とする実施態様５に記
載の縫合針供給装置用制御システム。（７）前記ロボット制御手段は前記ロボットについて各
々の認識した縫合針の位置と方向についての現在のデー
タを取得するために前記メモリー手段を自動的に検索
し、全キロ戊と制御手段は現在のドエル周期で前記メモ
リー手段内で利用できる位置および方向データが無い場
合に前記コンベア手段を更に送るように前記制御手段で
受信する前記第１の信号を生成することを特徴とする実
施態様１に記載の縫合針供給装置用制御システム。（８）前記位置と方向に関するデータは前記ロボットに
対する各々の認識縫合針の位置座標を含み、前記制御手
段は前記１つまたはそれ以上のロボットの各々の前記把
持手段が前記位置座標において前記１つまたはそれ以上
の縫合針を拾い上げられるように成し、前記ロボット制
御手段は更に前記ロボット把持手段で前記１つまたはそ
れ以上の縫合針を拾い上げたことを表わし前記制御手段
が受信する第２の信号を生成することを特徴とする請求
項１に記載の縫合針供給装置用制御システム。（９）前記嵌合装置は前記処理位置へ前記縫合針を送る
ため該装置に付属する駆動手段を有する第２のコンベア
手段の上に配置され、前記ロボット制御手段は前記第２
のコンベア手段の前記送りを一旦停止してこれのために
第２のドエル時間を生成するように前記制御手段へ要求
し前記制御手段が受信する第３の信号を生成することを
特徴とする実施態様８に記載の縫合針供給装置用制御シ
ステム。（１０）前記制御手段は前記ロボット把持手段が前記第
２のドエル時間の間に前記嵌合装置へ前記縫合針を配置
し得ることを表わし前記ロボット制御手段で受信する信
号を生成することを特徴とする実施態様９に記載の縫合
針供給装置用制御システム。（１１）前記ロボット制御手段は前記１台またはそれ以
上のロボット手段が前記嵌合装置内に前記縫合針を配置
したことを表わし前記制御手段で受信する第４の信号を
生成し、前記制御手段が前記嵌合装置の第１と第２のあ
ごでそこに配置された前記縫合針を掴めるように成して
あることを特徴とする実施態様１０に記載の縫合針供給
装置用制御システム。（１２）第１のコンベアを一旦停止させる段階（ａ）に
は前記ドエル時間の間に第１のコンベアが動かないよう
にさせることを制御手段に要求する前記ロボット手段か
らの第１の制御信号を生成する段階を更に含む請求項２
に記載の１つの場所から別の場所へ手術用縫合針を供給
するための自動供給装置を制御する方法。（１３）前記ドエル時間の間の前記コンベア上の前記縫
合針を画像追跡して前記１つまたはそれ以上のロボット
手段のために受け入れ可能な縫合針の位置を決定する前
記段階（ｂ）は、（ａ）前記第１のコンベア手段が前記
ドエル周期にあることを表わす前記画像追跡手段のため
の信号を生成する段階と、（ｂ）前記コンベア手段上の
１つまたはそれ以上の所定の位置に各々が視野を有する
１台またはそれ以上のカメラ手段から前記縫合針の画像
を取得する段階と、（ｃ）前記画像に存在する認識可能
な縫合針の位置座標を調べるために前記画像を処理する
段階と、（ｄ）前記位置座標をメモリー手段に入力して
前記ロボット手段からアクセスできるようにする段階と
を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の１つの場
所から別の場所へ手術用縫合針を供給するための自動供
給装置を制御するための方法。（１４）処理段階（ｂ）において（ａ）前記画像から識
別した縫合針の１つまたはそれ以上の縫合針パラメータ
の値を調べる段階であって、前記１つまたはそれ以上の
縫合針パラメータは縫合針の半径と、縫合針の角度と、
縫合針の幅とを含むグループから選択されることと、
（ｂ）前記画像から得られた前記縫合針のパラメータ値
の各々を現在処理中の縫合針のバッチに付随する受け入
れ可能な縫合針のパラメータ値の所定範囲と比較する段
階とを更に含むことを特徴とする実施態様１３に記載の
１つの場所から別の場所へ手術用縫合針を供給するため
の自動供給装置を制御するための方法。（１５）前記供給装置を較正するための画像強調段階を
更に含み、前記強調段階は、（ａ）前記追跡段階の間に
前記縫合針の１つの一連の画像を連続的に取得する段階
と、（ｂ）前記縫合針の前記画像が受け入れ可能な縫合
針の位置を調べるためのデータを得るために受け入れ可
能になるまで、各々の連続画像の間に視野の大きさと、
前記カメラの絞り制御と、前記かめらの画像システムの
照明制御を含むグループから選択した１台またはそれ以
上の複数のカメラの撮影パラメータを調節する段階とを
含むことを特徴とする請求項２に記載の１つの場所から
別の場所へ手術用縫合針を供給するための自動供給装置
を制御するための方法。（１６）前記処理段階（ｂ）は前記視野内に位置する縫
合針が相互に重なり合っていないか調べる段階を更に含
む実施態様１３に記載の１つの場所から別の場所へ手術
用縫合針を供給するための自動供給装置を制御するため
の方法。（１７）前記ロボット手段から前記制御手段へ受け入れ
可能な縫合針の位置が利用できない場合に前記第１のコ
ンベア手段を送るように前記制御手段に要求する第２の
制御信号を生成する段階を更に含む実施態様１２に記載
の１つの場所から別の場所へ手術用縫合針を供給するた
めの自動供給装置を制御するための方法。（１８）前記縫合針各々を嵌合装置内に配置する段階
（ｄ）が（ａ）前記縫合針嵌合装置を載置した前記第２
のコンベアを一時停止させて前記供給システムのために
第２のドエル時間を作り出す段階と、（ｂ）前記第２の
ドエル時間の間に前記縫合針嵌合装置内へ把持している
縫合針を配置するように前記１台またはそれ以上のロボ
ット把持手段に指示する制御信号を生成する段階とを含
むことを特徴とする請求項２に記載の１つの場所から別
の場所へ手術用縫合針を供給するための自動供給装置を
制御するための方法。（１９）前記方法は前記嵌合装置の一対のあごが前記ロ
ボット把持手段により前記縫合針をここに載置した後で
把持できるようにするための信号を生成する段階を含む
ことを特徴とする実施態様１８に記載の１つの場所から
別の場所へ手術用縫合針を供給するための自動供給装置
を制御するための方法。（２０）押し棒手段を作動させて前記一対の嵌合あごの
一方のあごを後退させこれらの間に前記縫合針を配置で
きるようにする段階を更に含み、前記作動させる段階は
前記一対の嵌合あごの間に前記縫合針を配置する前に行
われることを特徴とする実施態様１８に記載の１つの場
所から別の場所へ手術用縫合針を供給するための自動供
給装置を制御するための方法。（２１）前記第２のコンベア手段に載置されるときに前
記縫合針の方向を揃える段階を更に含むことを特徴とす
る実施態様１８に記載の１つの場所から別の場所へ手術
用縫合針を供給するための自動供給装置を制御するため
の方法。

【００６７】

【発明の効果】本発明は前進するコンベア上に無作意に
位置する縫合針を嵌合装置へ自動的に搬送しさらに自動
縫合針スエージング装置へ搬送するための縫合針供給装
置のための制御システムが得られる効果がある。

【００６８】さらに本発明は、頻繁な手作業からオペレ
ータを事実上解放する経済的な縫合針の位置揃え装置が
得られる効果がある。

【００６９】さらに本発明は、縫合針の位置揃え機能の
完全性を維持し位置揃えし方向を揃えた縫合針を完全自
動縫合針スエージング装置へ高速かつ効率的に搬送でき
るようにする自動縫合針位置揃え装置のためのロボット
制御システムが得られる効果がある。

【００７０】さらに本発明は、前進するコンベア上に無
作意に位置する縫合針を嵌合装置へ自動的に搬送しさら
に自動縫合針スエージング装置へ搬送するための縫合針
供給装置のための制御システムが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の縫合針位置揃え装置における処理工程
を示すブロック図である。

【図２】カシメ端８５と円筒状部分８３を有する手術用
縫合針を示す。

【図３】（ａ）は、本発明の縫合針位置揃え装置２０の
立面図、（ｂ）は、第１と第２のコンベア手段の上部に
あるロボット・アセンブリと各々の縫合針の位置を追跡
するための２台のビデオカメラを含む追跡手段と前記デ
ータを処理するための制御システム手段を示す縫合針位
置揃え装置の側面立面図である。

【図４】一本ずつ縫合針を取り出し半透明のコンベア上
に配置するための縫合針供給手段の詳細側面図である。

【図５】（ａ）は、方向を揃えた縫合針に嵌合しこれを
保持してスエージング部へ送るためのあごを有する精密
コンベアの舟の詳細図、（ｂ）は、（ａ）に図示したボ
ート部の線５〜５に沿う精密コンベアの舟の詳細立面
図、（ｃ）は、自動スエージングのために方向を揃えた
縫合針を配置するために延出した可動あごを有する精密
コンベアの舟の詳細図である。

【図６】前記精密コンベアの舟のあごを作動させるロボ
ット積荷ソレノイドの側面図である。

【図７】本発明の供給制御システムの制御タスクの各々
についての制御とデータの流れを示す略図である。

【図８】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の縫合針供給制御シ
ステムが実行すべき各種のロボット制御、視覚制御、コ
ンベア送り作業についての流れ図である。

【図９】（ａ）は、自動スエージ加工の前に縫合針がコ
ンベアの舟に均一な方向に並ぶようにする縫合針ロール
オーバー（すき上げ）の側面図と、（ｂ）は、（ａ）の
線９〜９に沿ってみたすき上げ部の正面図、（ｃ）〜
（ｅ）は、精密コンベアの舟４０の上に縫合針を一方向
に並べるすき５４を示す正面図である。

【図１０】（ａ）は、コンベアの舟４０の嵌合あご内部
で縫合針１９の向きを更に揃えるための縫合針ハードス
トップ・アセンブリ９５の側面図、（ｂ）は、コンベア
の舟４０の嵌合あご内部で縫合針１９の向きを更に揃え
るための縫合針ハードストップ・アセンブリの上面図で
ある。

【図１１】（ａ）は、コンベアの舟４０の上で縫合針の
向きを更に揃えるためのストップ・アセンブリの側面
図、（ｂ）は、（ａ）の線１１〜１１に沿ってみたコン
ベアの舟４０の上で縫合針の向きを更に揃えるためのス
トップ・アセンブリの正面図である。

【符号の説明】１２０ＰＬＣ１５０ロボット制御タスク１５５ＦＩＦＯ１６０画像制御タスク１８０コンベア運転制御タスク１９０コンベア始動タスク１９５ＳＣＡＤＡノード・インタフェースタスク２４０タスクマネージャ２６０制御パネルタスク２７０レンズ制御タスク

【手続補正書】

【提出日】平成７年８月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】縫合針の位置揃え兼供給装置のための
ロボット制御システムおよび縫合針の自動供給装置の制
御方法

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【０００５】

【００１１】

【００１３】

【００１６】縫合針位置揃え供給装置２０の好適実施例
は、図３にシステムの上面図、図４に側面図が図示して
ある。本明細書に図示したように、縫合針１９は２台の
振動するボールまたはホッパ２１ａ、２１ｂの各々にま
とめて供給され、ここでそれぞれの仕分選別アセンブリ
２２ａ、２２ｂを使って１本ずつ分けられ、２台の半透
明コンベア２５ａ、２５ｂの各々に無作意に配置され
る。２台の半透明コンベア２５ａ、２５ｂは方向の不揃
いな縫合針１９を図３の矢印で示した方向に搬送し、そ
の位置と方向を遠隔的に配置した視覚的追跡システムに
より評価する。追跡システムについては図４に関連して
以下で説明する。

【００１７】本追跡システムは、（透過光式）照明台３
０ａ、３０ｂの上を縫合針が前進する際に半透明コンベ
ア２５ａの上に載せられた縫合針各々の方向と位置を評
価し、さらに（透過光式）照明台３３ａ、３３ｂの上を
縫合針が前進する際に半透明コンベア２５ｂの上の各々
の縫合針の方向と位置も評価する。視覚追跡システムか
ら得られた方向と位置に関する情報を処理し２台のロボ
ット・アセンブリ５０ａ、５０ｂが利用できる情報に変
換して、各々のロボットの把持部５５ａ、５５ｂに指令
し、半透明コンベアの一方から識別した縫合針を拾い上
げて図３に図示した半透明コンベアと同じ方向に前進し
ている精密コンベア上に配置してある各々の嵌合舟４０
へ移動させる。本発明の制御システムは、ロボットの把
持部、たとえばロボット・アセンブリ５０ａの把持部５
５ａ等に命令してシステムのドエル周期、すなわちコン
ベアが一時停止している間に追跡した縫合針を２台のコ
ンベア２５ａ、２５ｂの一方からつまみ出す。無作意に
配置した縫合針１９の方向が把持部５５ａ、５５ｂのい
ずれかで取り出せないような方向にあるとき、または移
動範囲外にあるため精密コンベア上へ縫合針を載置でき
ない場合、制御システムは回復手順を実行して、毎分６
０本の速度でスエージ加工する自動高速スエージング装
置（図示していない）へ精密コンベアが供給する縫合針
に欠品が出ないようにする。

【００１９】自動スエージ／巻き付け処理１０の第１の
段階は供給装置例えばボールまたはホッパから縫合針分
別アセンブリへ所定の量の縫合針１９を供給することで
ある。図５の側面図に図示した好適実施例では、振動式
ホッパまたはボール２１に適当な光学式または機械式計
数装置たとえばセンサープレート２４を設けて、６本ま
での縫合針がいちどに選別アセンブリへ供給されるよう
にしている。縫合針１９は振動式ホッパ２１からゲート
１８へ供給され、重力によって縫合針選別アセンブリ内
を落下するが、これには一連の偏向扉２３ａ、２３ｂと
トラップ扉２３ｃ、２３ｄが含まれており、交互に２つ
の位置に移動して落下してくる縫合針の半分を仕切られ
た２つのシュートの各々に落下させ、可動式の半透明コ
ンベア２５ａ、２５ｂへ最終的に載置する。図５に図示
した位置に偏向扉２３ａがあるとき、縫合針選別アセン
ブリ２２に投入された縫合針１９はすべて落下の方向が
曲げられて外側の受け皿へ落とされ、ここから縫合針は
更にホッパ２１へ戻される。偏向扉２２ａが図５の破線
で示した偏向扉２３ａ’の第２の位置にある場合、仕分
アセンブリを落下中に縫合針１９が１２本までセンサー
４４で計数され、偏向扉２３ｂとトラップ扉２３ｃ、２
３ｄの適当な切り換えにより一本づつに分けられる。偏
向扉２３ａ、２３ｂとトラップ扉２３ｃ、２３ｄの往復
運動は６本ずつの縫合針が各々のコンベア２５ａ、２５
ｂの２系統に１度に配置されるようにタイミングを合わ
せてある。好適実施例では、この本数の縫合針が載置さ
れると前進するコンベア上で約８インチの長さを占有
し、これによって縫合針同志が載置されたときに十分に
離れるようにしてある。望ましくは、偏向扉２３ａ、２
３ｂが自動制御システムの制御下に往復運動し、２つの
位置の間で交互に位置が変わるようにタイミングをと
り、３本ずつの縫合針が各々の落下シュート２６、２８
を通って各々の半透明前進コンベア上へ落下できるよう
にする。両方の偏向扉２３ａ、２３ｂは各々円柱状のの
ピストン２７ａ、２７ｂおよび適切な電磁石または油圧
モーター（図示していない）で駆動される。半透明の前
進コンベア２５ａ、２５ｂに載置する縫合針１９はどれ
も位置がバラバラで、方向がそろっていないことを理解
するべきである。望ましくは、各々の半透明前進コンベ
ア２５ａ、２５ｂは毎秒４インチ（４インチ／秒）の一
定した速度で駆動され図３に図示したように精密コンベ
アと平行に走る無限ベルト式のコンベアとするのが望ま
しい。

【００２０】前述のように、また図３に示すように、ロ
ボット・アセンブリは各々の縫合針分別アセンブリ２２
ａ、２２ｂの後方で精密コンベアと半透明の前進コンベ
アの両方に近い位置に配置した２台のロボット５０ａ、
５０ｂを含む。本明細書で説明する好適実施例では、各
々のロボット・アセンブリ５０ａ、５０ｂはアデプト社
６０４Ｓ型ロボットで、各々のロボットに対応するアデ
プトＣＣ制御装置で制御すると毎分４０回程度の速度で
縫合針の移動を実行する能力を有している。各々のロボ
ットは４軸ＳＣＡＲＡ（選択的コンプライアンス・アセ
ンブリ・ロボット・アーム）型ロボットで、４つの関節
を含む。関節１は±１００°の回転運動範囲を有する肩
関節、関節２は±１４０°の回転運動範囲を有する肘関
節、関節３は上下運動の方向に１５０ミリメートルまで
ロボットの指先を運動させる移動運動を提供し、関節４
は手首関節で指先の±３６０°の回転運動を提供する。
ロボットの把持部５５ａ、５５ｂは各々のロボット・ア
センブリ５０ａ、５０ｂの指先に装着してあり、空気シ
リンダ（図示していない）から供給する圧力によって把
持動作を提供することが出来る。

【００２１】図４を参照すると、一方向に向いた手術用
縫合針を毎秒１本（１縫合針／毎秒）自動スエージ装置
へ転送するのに十分な速度で駆動モータ・アセンブリ４
２により駆動される精密コンベア３５が図示してある。
前進コンベア２５ａ、２５ｂを駆動するために同様な駆
動モータ・アセンブリを設けてある。詳細については後
述するように、各々の駆動モータ・アセンブリ４２、４
３は制御システム６９とインタフェースしこれの制御下
に作動して、前進運動を一時停止させ、前進コンベアか
ら精密コンベアへの縫合針の取り出しと移動を行えるよ
うにしてある。好適実施例において、制御システム６９
はアデプト・ロボット制御装置および視覚的追跡システ
ムの部材とデジタル的に通信して供給システムを制御す
るためのプログラマブル論理制御装置（ＰＬＣ）を含
む。

【００２２】図４に図示してあるように、視覚的追跡シ
ステムは前進コンベア２５ａの各々の照明載物台部分３
０ａ、３０ｂの上部に１台ずつ配置した２台のビデオカ
メラ６２、６４を含む。詳細については後述するが、各
々のカメラ６２、６４から得られた縫合針のビデオ画像
はビットマップ処理または適切なデジタル化処理が施さ
れ、適当な転送媒体例えば図４に示す通信線６７ａ、６
７ｂを経由して遠隔的に配置した制御システムのコンピ
ュータ６９へ転送し、ここで画像制御タスク１６０がビ
デオ画像を処理し、通信線１９７経由で各々のロボット
５０ａ、５０ｂへデータを入力する。コンベア２５ａ、
２５ｂを半透明にし、また各々の部分３０ａ、３０ｂと
３３ａ、３３ｂで透過光照明を当てるようにして、上部
にあるカメラ・アセンブリにより処理用の鮮鋭なビデオ
画像が得られるようにするのが望ましい。説明の目的
で、図４には２本の照明載物台に対応するビデオカメラ
が２台６２、６４だけ図示してあることが理解されよ
う。しかし、本発明はコンベア２５ｂの照明部分３３
ａ、３３ｂに対応する第２のビデオカメラの組（図示し
ていない）を含み、前述の通り、ロボットがコンベア２
５ａから縫合針を取り出して配置し直している間にコン
ベア２５ｂの上の縫合針の２進化画像が得られるように
構成してある。本システムに組み込んである冗長性によ
って、スエージング装置へ供給する縫合針が一時的に不
足することはなく、またスエージング装置へ供給するた
めの向きを揃えた縫合針の最大供給量が達成されるよう
に構成してある。ロボット技術が進歩した場合、またロ
ボット・アセンブリが更に速い速度で更に多くの動きを
行えるようになれば、第２の組のカメラと第２のロボッ
ト・アセンブリはもはや必要ではなくなる。更に、十分
高速で正確なロボット・アセンブリは移動するコンベア
から無作意に置かれた縫合針を拾い上げ直接スエージン
グ装置へ向きを揃えて配置することも出来るようにな
る。

【００２５】本発明のロボット／視覚制御システム６９
は縫合針並べ替え供給システム１０により実行する特定
のタスクに各々が関係し、ＰＬＣ１２０の制御下に実行
される独立したコンピュータ・ソフトウェアプログラム
を含む。実行するタスクと該タスクを有効にするための
ＰＬＣ制御信号の流れ図による表現を図９（ａ）〜図１
２（ｂ）に示す。図８に図示したように、本発明のロボ
ット制御システム６９用のソフトウェアは８つの主要な
タスクを実行する。ロボット制御タスク１５０、画像制
御タスク１６０、コンベア運転制御タスク１８０、ＳＣ
ＡＤＡノード・インタフェースタスク１９５、制御パネ
ルタスク２６０、タスク・マネージャ２４０、コンベア
初期化タスク１９０、およびレンズ制御タスク１９５で
ある。上述のこれら８つのタスクのうち、初めの６つの
タスクは後述するように縫合針供給安定状態運転中は作
動状態にある。図８には更にタスク間のデータの流れと
タスクを起動する信号を図示してある。好適実施例にお
いて使用しているソフトウェアの言語はアデプト社のＶ
／Ｖ＋言語で、これはマルチタスク環境における画像と
ロボット両方の制御を支援するものである。

【００２９】［ロボット制御タスク］各々のロボット・
アセンブリ５０ａ、５０ｂに対するそれぞれのアデプト
制御装置に関連して単一のロボット制御タスクが存在す
るが、図８では１つだけを要素１５０として図示してあ
る。ロボット制御タスク１５０の制御システム・ソフト
ウェアは各々のロボット・アセンブリ５０ａ、５０ｂを
資源として管理し、画像制御タスク１６０で生成されこ
こから入力される識別した縫合針の位置をＦＩＦＯバッ
ファから読み取り、縫合針配置のハンドシェークを行う
ため制御システム６９のプログラマブル論理制御装置
（ＰＬＣ）１２０とインタフェースして、コンベア・ベ
ルト２５ａ、２５ｂの移動を開始させる。

【００３０】図９（ａ）〜図１０のブロック図に図示し
たように、各々のロボット・アセンブリ５０ａ、５０ｂ
に対して安定状態にあるロボット制御タスク１５０の運
転は次のようになる：

【００３１】第１に、各々のロボット制御装置はデータ
線１９３経由で入力ＦＩＦＯ１５５を連続的に読み出し
て段階１０２で図示したように各々の半透明コンベア２
５ａ、２５ｂの上の識別した縫合針の位置についての位
置座標データを取得する。縫合針位置についてのデータ
は、詳細について後述するように各々のデータ線１９７
を経由して画像制御タスク１６０へ供給する。受け入れ
可能な（認識可能な）縫合針位置がＦＩＦＯバッファ１
５５に入力されると、ロボット制御装置はバッファから
縫合針位置を除去してロボットの把持腕５５ａ（５５
ｂ）に指令を出し、段階１０４に示すようにコンベアベ
ルト上のその位置へ移動させる。次に、各々の認識した
縫合針について、ロボット制御タスク１５０はロボット
の把持腕５５ａ（５５ｂ）に命令を送って、段階１０６
に示したように縫合針の円柱状部分７で閉咬させてから
コンベアから離昇させ、精密コンベア３５に近い到達位
置へ移動させる。ロボット制御タスクは次に段階１０８
に示したようにＮＥＥＤＬＥＩＮＧＲＩＰＰＥＲ信号
２０７をＰＬＣ宛てに生成し、ＰＬＣ１２０からの応答
を待つ。図９（ａ）の段階１０９に図示したように、ま
た更に図８を見るとＰＬＣがロボットタスクの生成した
ＮＥＥＤＬＥＩＮＧＲＩＰＰＥＲ信号２０７を受信す
ると、ＰＬＣ１２０はロボット５０ａ、５０ｂの各々が
受信するＳＡＦＥＴＯＰＬＡＣＥ信号１９１を生成す
る。ＳＡＦＥＴＯＰＬＡＣＥ信号１９１の目的は各
々のロボット・アセンブリに対して縫合針がコンベア３
５の精密コンベア舟４０に配置できることを通知するこ
とである。ＳＡＦＥＴＯＰＬＡＣＥ信号１９１の受信
に応答して、縫合針を精密コンベア３５上に配置する直
前に、ロボット制御タスク１５０は段階１１１でＰＬＣ
１２０が受信するＤＯＮ’ＴＩＮＤＥＸＰＲＥＣＩＳ
ＩＯＮＣＯＮＶＥＹＯＲ信号２０４を生成する。この
信号が高電位例えば論理値「１」の状態にある間、アデ
プト・ロボット５０ａまたは５０ｂは図９（ｂ）の段階
１１３に図示したように精密コンベア３５の舟４０に縫
合針を載置しようとする。これにより後述するように精
密コンベアの嵌合舟４０の嵌合あご４７、４９の後退を
開始させこれらの間に縫合針を配置できるようにする。
ロボットの動きが止まり縫合針が載置されると、段階１
１７でロボットタスク１５０はＰＬＣ１２０の受信する
ＮＥＥＤＬＥＰＬＡＣＥＣＯＭＰＬＥＴＥ信号２０６
を生成し、段階１１９でＰＬＣは適切な制御信号２０９
を生成して精密コンベアの嵌合舟の嵌合あご４０が縫合
針に嵌合できるようにする。好適実施例において、ＮＥ
ＥＤＬＥＰＬＡＣＥＣＯＭＰＬＥＴＥ信号２０６のド
エル時間はおよそ４８〜６４ミリ秒である。この信号を
有効にした後、ロボット・アセンブリ５０ａ、５０ｂは
同じ時間間隔に渡り縫合針をその位置で保持し続ける
（４８〜６４ミリ秒）その直後、ロボットは把持部を開
咬し、図９（ｂ）の段階１２１に示すように嵌合舟４０
から離れた準備位置へ戻る。最後に、段階１２３でＤＯ
Ｎ’ＴＩＮＤＥＸＰＲＥＣＩＳＩＯＮＣＯＮＶＥＹ
ＯＲ信号２０４を排除し、ＰＬＣ（ならびにコンベア制
御タスク）が精密コンベア３５の移動を開始できる状態
になったことを示し、これが図９（ｂ）の段階１２５で
ＰＬＣ１２０の命令により実行される。

【００３２】コンベア移動開始の安全ロックとしてこれ
を移動させる前に、ロボット制御タスク１５０は現在摘
み上げている縫合針がカメラの視野内で認識しロボット
のＦＩＦＯ内に配置した最大本数（３本）の縫合針の最
後の縫合針かどうかの決定を行う。この段階は図１０の
段階１３２で図示してある。現在把持している縫合針が
最後の１本である場合には、そのアデプトロボットのロ
ボットタスク１５０はコンベア移動制御タスク１８０に
内部制御ＬＡＳＴＰＩＣＫ信号１９２、１９６を送
り、図１０の段階１３４で示すように各々のロボット・
アセンブリ５０ａ、５０ｂが現在のコンベアから最後の
縫合針を摘み上げたことを示す。カメラの画角（ＦＯ
Ｖ）あたりで想定される縫合針の最大本数が各々の現在
の供給コンベアベルト２５ａ（２５ｂ）から摘み上げら
れていない場合、例えば図１０の段階１３５に示すよう
にＦＩＦＯバッファ内に２本の縫合針の位置だけしか格
納されていない場合、ロボット制御タスク１５０はコン
ベア制御タスク１８０に対してコンベアベルトを「早
く」移動させるように、図８に図示してありまた図１０
の段階１３６に示してあるように、ＩＮＤＥＸＣＯＮ
ＶＥＹＯＲ１ＥＡＲＬＹまたはＩＮＤＥＸＣＯＮＶ
ＥＹＯＲ２ＥＡＲＬＹ信号２１１、２１２で指示す
る。

【００３４】最大数の縫合針を摘み上げたかまたは各々
のカメラの視野に縫合針が全くないかまたは十分に存在
しないことを表わすＩＮＤＥＸＣＯＮＶＥＹＯＲ１
ＥＡＲＬＹ信号２１１’またはＩＮＤＥＸＣＯＮＶＥ
ＹＯＲ２ＥＡＲＬＹ信号２１２’をコンベア制御タス
ク１８０から受信した結果として、図８に図示したよう
に、もう一方のアデプト・ロボットはコンベア制御タス
ク１８０が受信するように対応するＣＯＮＶＥＹＯＲ
１ＩＮＤＥＸＥＤＥＡＲＬＹ信号１９８’またはＣＯ
ＮＶＥＹＯＲ２ＩＮＤＥＸＥＤＥＡＲＬＹ信号１９
９’を生成する。これらの信号で対応するコンベア２５
ａ（２５ｂ）は処理を中断してベルト送りを開始する。

【００３７】［コンベア送り制御タスク］コンベア送り
制御タスク１８０は各々の半透明送りコンベア２３ａ、
２５ｂの送りを開始させ、このタスクはコンベア始動タ
スク１９０により起動される。コンベアの動きに影響を
与える全ての信号はコンベア制御タスク１８０を経由す
る。これの流れ図を図１１に図示してある。

【００３８】図１１に図示したように、また図８を更に
考慮すると、コンベア送り制御タスク１８０の第１の段
階１４１は、ロボット制御タスク１５０で内部的に生成
され各々の供給半透明コンベア２５ａ、２５ｂからの最
後の縫合針の取り出しがアデプト・ロボット５０ａ、５
０ｂの一方で完了したことを表わすＬＡＳＴＰＩＣＫ
信号１９２、１９６を検査することである。例えば、図
１１の段階１４２で、アデプト・ロボット５０ａ（ロボ
ットＩ）がコンベアＩ（２５ａ）またはコンベアＩＩ
（２５ｂ）からＬＡＳＴＰＩＣＫ信号を起動したかど
うかの決定を行う。ＬＡＳＴＰＩＣＫ信号１９２、１
９６をロボット・タスクから受信する結果、コンベア制
御タスクはＰＬＣ１２０で受信するようにそれに対応す
るＩＮＤＥＸＣＯＮＶＥＹＯＲ１信号１９８またはＩ
ＮＤＥＸＣＯＮＶＥＹＯＲ２信号１９９を生成する。
これは図１１でそれぞれ段階１４３と１４３’として図
示してある。最後の縫合針を各々のコンベアから摘み上
げた後でそれぞれのアデプト・ロボット制御装置がＰＬ
Ｃ１２０に対して半透明送りコンベア２５ａを前進させ
るように要求することが必須である。これによって、も
う一方のアデプト・ロボットは、現在の半透明コンベア
２５ａ（２５ｂ）を前進させるよう指令する前に、各々
の段階１４４と１４４’でＰＬＣが受信するようにこれ
に対応するＩＮＤＥＸＣＯＮＶＥＹＯＲ１（またはＩ
ＮＤＥＸＣＯＮＶＥＹＯＲ２）信号を生成しなければ
ならない。ＩＮＤＥＸＣＯＮＶＥＹＯＲ１（またはＩ
ＮＤＥＸＣＯＮＶＥＹＯＲ２）信号１９８、１９９両
方を、段階１４６と１４６’で図示したように、各々の
ロボット’アセンブリから受信した後でのみ、ＰＬＣ１
２０は半透明送りコンベア２５ａに前進するように指令
し、また段階１４８と１４８’ではコンベア制御タスク
１８０で受信するように、対応するＣＯＮＶＥＹＯＲ
１ＳＥＴＴＬＥＤ信号２４１またはＣＯＮＶＥＹＯＲ
２ＳＥＴＴＬＥＤ信号２４２を生成する。ＣＯＮＶＥ
ＹＯＲ１ＳＥＴＴＬＥＤ信号２４１とＣＯＮＶＥＹＯ
Ｒ２ＳＥＴＴＬＥＤはロボット制御タスク１５０によ
りＰＬＣがコンベア２５ａを（２５ｂ）を前進させるよ
うに要求されてから約２秒後に起ち上がる。コンベア制
御タスク１８０は、各々ＣＯＮＶＥＹＯＲ１ＳＥＴＴ
ＬＥＤまたはＣＯＮＶＥＹＯＲ２ＳＥＴＴＬＥＤ信号
２４１、２４２に対応する内部制御信号２４１’、２４
２’を受信すると、画像制御タスク１６０に対して縫合
針の画像化を開始するように通知する。送りコンベア２
５ａ（２５ｂ）が送られてこれに対応するＣＯＮＶＥＹ
ＯＲＳＥＴＴＬＥＤ信号２４１、２４２を受信する
と、図１１の段階１５１と段階１５１’に示すように、
画像制御タスク１６０は対応するカメラの画角内で縫合
針の認識を開始できる。より特定すれば、画像制御タス
ク１６０の制御下に、直前に送ったコンベア２５ａ（２
５ｂ）のカメラ６２、６４がこれの照明された部分３０
ａ、３０ｂで各々の視野を撮影し、該タスクは画像を処
理して、図１１の段階１５３に図示したように各々のカ
メラの視野内に認識可能な縫合針が存在しているか否か
の決定を行う。

【００４０】ＬＡＳＴＰＩＣＫ信号を受信する代わり
に、コンベア送り制御タスク１８０はカメラの現在の画
角内で縫合針が認識されない場合に画像制御タスク１６
０が内部的に生成するＩＮＤＥＸＣＯＮＶＥＹＯＲＥ
ＡＲＬＹ（１または２）信号２３１、２３２を受信する
か、または最大数の縫合針が摘み上げられていないとき
にロボット制御タスク１５０が内部的に生成するＩＮＤ
ＥＸＣＯＮＶＥＹＯＲＥＡＲＬＹ（１および２）信号
２１１、２１２を受信しても良い。いずれの場合でも、
コンベア制御タスク１８０は図１２（ａ）の流れ図に図
示してあるように以下の手順を実行する。

【００４１】図１２（ａ）の段階１５７に図示してある
ように、コンベア制御タスクはたとえばロボット制御タ
スク１５０のロボット１からの信号２１１などの、コン
ベア１から最大数量の縫合針を拾い上げることが出来な
かったことを表わすＩＮＤＥＸＣＯＮＶＥＹＯＲＥＡ
ＲＬＹ信号を受信している。段階１５９に示すように、
コンベア制御タスクはすぐにこれに対応するＩＮＤＥＸ
ＣＯＮＶＥＹＯＲ１ＥＡＲＬＹ信号（２１１’）を生
成して他方のアデプト・ロボットが受信する。この信号
は、他方のアデプト・ロボットに対してコンベア１の縫
合針の処理を停止してベルトを送るように指示する信号
である。他方のアデプト・ロボットは図１２（ａ）の段
階１６１に示したように対応するＣＯＮＶＥＹＯＲ１
ＩＮＤＥＸＥＤＥＡＲＬＹ信号（１９８’）を生成し
てこれに応答し、他方のアデプト・ロボット（例えばロ
ボット２）がコンベア１の処理を中断することと第１の
アデプト・ロボット（ロボット１）の要求したようにコ
ンベア１を先送りすることをコンベア制御タスク１８０
に通知する。これらの信号をコンベア制御タスクが受信
すると、該タスクはＰＬＣで受信するようにＩＮＤＥＸ
ＣＯＮＶＥＹＯＲ１信号（１９８）をすぐに生成し、
図１１に図示したようにＰＬＣが要求されたコンベアベ
ルト、例えばコンベア１（２５ａ）の早送りを開始す
る。撮影制御タスク１６０の処理はこの後でＣＯＮＶＥ
ＹＯＲ１ＳＥＴＴＬＥＤ信号を受信すると継続する。

【００４３】より特定すれば、図４に図示してあるよう
に、画像制御タスク１６０は各々のカメラ６２、６４と
インタフェースして各々の照明部分３０ａ、３０ｂに位
置する領域を含むそのカメラのレンズの各々の視野内に
ある認識可能な縫合針の位置を識別する。さらに画像制
御タスク１６０は識別した縫合針の場所の位置と方向に
ついての情報を処理して、これらの位置をデータ線１９
７経由でロボット制御タスクのＦＩＦＯ１５５に書き込
む。前述のように、画像制御タスクはカメラの視野内に
おいて縫合針が画像化されない場合にコンベア先送りを
起動することが出来る。

【００４５】図１２（ｂ）に図示したように、画像制御
タスク１６０はそのＣＯＮＶＥＹＯＲＳＥＴＴＬＥＤ
信号の関係するカメラを起動する。起動時に、カメラ６
２、６４は段階３０１で示すようにコンベア・ベルト２
５ａ（２５ｂ）の透過光領域３０ａ、３０ｂの画像を撮
影する。得られた全ての画像は段階３０３で示すように
２進画像データへ変換し、段階３０５で示したように次
のデジタル処理を施すのが望ましい。画像制御タスク１
６０は「撮影ツール」を使って受け入れ可能な縫合針を
検出し、受け入れ可能な縫合針の取り出しポイントの座
標をロボットタスク用のＦＩＦＯバッファ１５５に書き
込む。透過光照明領域内の「受け入れ可能な」縫合針は
縫合針交換手順の間にすでに受け入れられた縫合針パラ
メータの許容範囲内にある縫合針である。縫合針交換手
順は供給システムのソフトウェアに現在処理しようとし
てるバッチ内の縫合針の種類と寸法について知らせる手
順で、後述するような縫合針バッチの変更を行う前に実
行する必要がある。縫合針の半径、軸の幅、ロボットに
対する縫合針の角度的な特徴、および縫合針パラメータ
から計算したとおりの計算領域を縫合針の指定許容範囲
とする。

【００４６】［自動画像化アルゴリズム］前述したよう
に、検出した縫合針が認識不可能な場合、自動画像化ア
ルゴリズムを起動してカメラの撮影パラメータを変更す
る。つまり、２進化画像データを図１２（ｂ）に示した
段階３０５で処理した後、縫合針の画像が指定した半径
か（段階３０７）、縫合針の画像が指定した軸の幅か
（段階３０９）、縫合針の画像が指定した角度特性を有
するか（段階３１１）また縫合針の画像が指定した許容
範囲内に収まっているか（段階３１３）についての決定
を行う。これらの基準のいずれかが仕様から外れている
場合、自動画像化アルゴリズムが段階３１５で実行され
る。自動画像化手順の機能は、各々のカメラの視野にあ
る同じ縫合針画像の一連の撮影を行い、画像間の撮影パ
ラメータを改善することによって縫合針の認識が良好に
行えるように縫合針画像を強調することにある。つま
り、一連の画像の各々を撮影した後、自動画像化アルゴ
リズムはカメラの絞りと撮影システムの照明パラメータ
を自動調節し、撮影システムがカメラの視野内で正しく
縫合針を画像化できるようにする。例えば、視野の照明
を調節する際に、カメラの幾つかの撮影パラメータ、例
えば利得、オフセット、２進化閾値などを変更すること
が出来る。自動画像化アルゴリズムは各々のカメラの視
野で縫合針が認識されるまで実行され、縫合針交換を行
うまで反復実行されることはない。

【００４７】画像制御タスク１６０でカメラが調節され
ても縫合針の画像がまだ正しく撮影されないことがあ
る。これは各々のカメラの撮影範囲が透過光光源を使用
しており相互に重なり合っている縫合針、各々が接触し
ている縫合針、または視野の辺縁からはみ出してクリッ
プされた縫合針などが認識対象として考慮されないため
である。つまり、図１２（ｂ）の段階３１９に図示した
ように、画像制御タスクは縫合針の重なり合いまたは相
互の接触があるかどうか段階３２１で決定し、視野の辺
縁に縫合針が接近しすぎていないかを調べる。

【００５１】［コンベア起動タスク］コンベア初期化タ
スク１９０の機能はコンベア送り制御タスク１８０を起
動することで、ＰＬＣ１２０からＲＯＢＯＴＥＮＡＢ
ＬＥ信号２１９が入ってくると起動する。一旦起動する
と、図８に図示したように、このタスクはＩＮＤＥＸＩ
ＮＦＥＥＤＣＯＮＶＥＹＯＲ１（２５ａ）信号２３７
を要求した後、約２秒間待ってから、ＩＮＤＥＸＩＮ
ＦＥＥＤＣＯＮＶＥＹＯＲ２（２５ｂ）信号２３９を
要求する。タスク１９０はここで終了し、ＲＯＢＯＴ
ＥＮＡＢＬＥ信号が下がってまた立ち上げられるまで再
起動することはない。

【００５２】［タスク・マネージャ］タスク・マネージ
ャ２４０はソフトウェアおよびハードウェアのＩ／Ｏ信
号、グローバル変数、撮影／ロボットシステムタスクを
初期化する。撮影／ロボットシステムタスクが走ると、
タスク・マネージャは現在走っている各々のタスクの完
全性と状態、ならびにこれらのタスクが制御している資
源を監視する。状態問合せ信号２４７ａ〜２４７ｆは図
８に図示してある。ここで言う資源とは、ロボット、通
信ポート、Ｉ／Ｏ信号線である。タスク・マネージャは
ＳＹＳＴＥＭＦＡＩＬ信号２２２によってＰＬＣに、ま
たＳＣＡＤＡノード・インタフェースタスク１９５を経
由してＳＣＡＤＡノードへあらゆるエラーを報告する。
ＳＹＳＴＥＭＦＡＩＬ信号２２２はロボット（タスク
・マネージャが検出した）が動作を継続できないような
総数エラーを認識した場合に必ず生成される。この信号
は低位が有効で、アデプト・ロボットがリセットされる
まで低電位のままである。つまり、ＰＬＣはこの信号を
受信するとすぐにＲＯＢＯＴＥＮＡＢＬＥ信号２１９
を低電位にしなければならない。

【００５９】画像制御タスクへ縫合針の変更パラメータ
を入力することに加えて、処理しようとする縫合針の特
定のバッチに関係するカメラの初期設定パラメータもシ
ステムが使用するＳＣＡＤＡノードを通して入力する。
図８に図示したように、ソフトウェアはＳＣＡＤＡノー
ドからユーザが供給した情報を使用してロボットを作動
させる前に正しい画角寸法、焦点、ズームパラメータに
なるようにレンズを自動調整する。

【００６０】図６（ａ）〜図６（ｃ）はロボットが各々
の縫合針１９を移動する精密コンベアの舟４０を示す。
各々の舟には一対のあごを設けるのが望ましく、一方の
あご４７は固定的に装置しておき、第２のあご４９はポ
ケット４２内で摺動自在にしておく。動作において、図
６（ｃ）の矢印「Ａ」で示した方向に押し棒４６が押さ
れ、矢印「Ｂ」で示した方向に移動自在なあご４９の位
置を後退させるスプリング５２を圧縮し、両方のあごの
間のノッチ４４に縫合針１９を配置できるようにする。
通常、スプリング５２は図６（ｂ）に示したようにバイ
アスしておき移動自在なあご４９を嵌合位置に保持して
ノッチ４４に縫合針１９を保定する。各々の縫合針が後
に行うスエージング加工の際に各々の舟の上で正しい方
向に向いているのであれば何らかの種類の解放自在な嵌
合機構を設けてコンベアの舟４０に縫合針１９を解放自
在に保定し得ることは理解されるべきである。

【００６１】図７はロボット・ローディング・ソレノイ
ド機構７０を示しており、これは図９（ｂ）の段階１１
３に関連して説明したように精密コンベアの舟４０に縫
合針を移動しようとする度にＰＬＣ１２０が起動する。
ロボット・ローディング・ソレノイド７０は適当な装着
プレート７２を用いて精密コンベアに装置することが出
来る。精密コンベア上に装架してあるセンサーも精密コ
ンベアの舟４０の接近を検出するように設けてある。コ
ンベアの舟がこれに縫合針を移動させるための所定位置
に停止すると、ロボット・ローディング・ソレノイドの
解除アーム５６がＰＬＣ１２０の起動時にソレノイド７
０により作動して、ピン５１の周囲を軸旋回し、押し棒
４６を押して移動自在なあご４９を図６（ｃ）に図示し
た位置まで後退させる。ロボットの把持部５５ａ、５５
ｂがコンベアの舟４０のあご４７、４９の間で嵌合させ
るために縫合針１９を配置する。解除アーム５６はＰＬ
Ｃ１２０により起動されコンベアの舟４０が移動を再開
するとスプリング７８により引戻される（図９（ｂ）の
段階１１３参照）。

【００６２】自動スエージング装置で自動スエージ加工
を行うには縫合針が舟４０の嵌合あご４７、４９の間の
ノッチ４４に正確に配置されている必要がある。これは
図１のシステムの流れ図の段階１７で一般的に示した多
軸把持部が、縫合針１９の端部５に縫合糸（図示してい
ない）を配置するために精密に位置決めした縫合針を受
け取る必要がある。自動スエージ加工装置の多軸把持部
へ移動するために各々の縫合針が一定の方向に向くよう
にするには、縫合針の方向合わせ装置（すき）５４を図
１３（ａ）〜図１４（ｃ）に図示したように設けてコン
ベアの舟４０のあご４７、４９の間に嵌合している間に
各々の縫合針の方向を揃える。すきは図１３（ａ）およ
び図１３（ｂ）に最も良く図示してあるように装着［］
５８から突出した細長い湾曲した刃５７を含む。図１４
（ａ）に図示してある好適実施例では、すきは精密コン
ベア３５の一端８に固定的に装置しておき、前進中にコ
ンベアの舟４０に位置する縫合針１９をすくい上げる。
接触したら、縫合針１９の彎曲部分８７を持ち上げ図１
４（ａ）〜図１４（ｃ）に示してあるようにすき５４の
湾曲した刃５７に沿わせる。すき５４を設けることによ
って縫合糸スエージング装置へ搬送する各々の縫合針が
一定の方向に向くようになる。

【００６３】精密コンベアの舟の上で縫合針の方向を更
に揃えるために設ける別の機構は図１５（ａ）と図１５
（ｂ）に図示した縫合針ハードストップ・アセンブリ９
５である。ハードストップ・アセンブリ９５は駆動モー
タ（図示していない）により作動自在なプーリー９９と
図１５（ａ）に示すカム９８を回転させるためのタイミ
ング・ベルト９７を含む。コンベアの舟４０が図１５
（ｂ）の矢印で示した前進方向に搬送されている間にコ
ンベアの舟４０の嵌合あご４７、４９の上の第１の位置
から縫合針１９の端部８５にアームストップ９３のブレ
ードが接触し得る位置まで往復運動するようにアームス
トップ９３を作動させるために、カム・フォロワ９１が
設けてある。ブレード９４により縫合針１９の前進する
動きが接近すると、コンベアの舟４０の嵌合あご４７、
４９の間へ縫合針を移動させ、嵌合あご４７、４９が正
確な位置で、たとえば縫合針の軸部分８３で縫合針に嵌
合するようにさせる。カム９８はタイミングベルト９７
で駆動されるので、アーム・ストップ９３ｇ舟４０の前
進に合わせた時間的関係で往復運動して各々のコンベア
の舟４０に載せた各々の縫合針の方向を更に揃えられる
ように設計してあることに注意されたい。縫合針の方向
を揃えた後、アーム・ストップ９３はコンベアの舟４０
の上部の位置へ復動してこれまでに説明したような方法
で縫合針の方向を更に揃えるように待機する。

【００６４】前述のような方法で精密コンベアの舟４０
に正しい方向に向けた縫合針１９が装置されると、これ
が自動スエージング装置（図示していない）へ移送さ
れ、ここで縫合針に縫合糸が固定的に装着される。図１
６（ａ）と図１６（ｂ）に図示してあるストップ・アセ
ンブリ８０は、縫合針スエージング装置の目的の場所の
端部へ舟が到着したときに縫合針を運搬するコンベアの
舟４０のハード・ストップを実行するための機構であ
る。ハード・ストップ・アセンブリ８０のブレード８２
は舟４０の上の縫合針の位置の精密調整を提供する。よ
り特定すれば、ブレード８２は自動スエージングを行う
ために必要な最終位置から０．００１インチ以内に縫合
針の方向を合わせる。

【００６７】

【図面の簡単な説明】

【図３】本発明の縫合針位置揃え装置２０の立面図であ
る。

【図４】第１と第２のコンベア手段の上部にあるロボッ
ト・アセンブリと各々の縫合針の位置を追跡するための
２台のビデオカメラを含む追跡手段と前記データを処理
するための制御システム手段を示す縫合針位置揃え装置
の側面立面図である。

【図５】一本ずつ縫合針を取り出し半透明のコンベア上
に配置するための縫合針供給手段の詳細側面図である。

【図６】（ａ）は、方向を揃えた縫合針に嵌合しこれを
保持してスエージング部へ送るためのあごを有する精密
コンベアの舟の詳細図、（ｂ）は、（ａ）に図示したボ
ート部の線５〜５に沿う精密コンベアの舟の詳細立面
図、（ｃ）は、自動スエージングのために方向を揃えた
縫合針を配置するために延出した可動あごを有する精密
コンベアの舟の詳細図である。

【図７】前記精密コンベアの舟のあごを作動させるロボ
ット積荷ソレノイドの側面図である。

【図８】本発明の供給制御システムの制御タスクの各々
についての制御とデータの流れを示す略図である。

【図９】（ａ），（ｂ）は、本発明の縫合針供給制御シ
ステムが実行すべき各種のロボット制御、視覚制御、コ
ンベア送り作業についての流れ図である。

【図１０】本発明の縫合針供給制御システムが実行すべ
き各種のロボット制御、視覚制御、コンベア送り作業に
ついての流れ図である。

【図１１】本発明の縫合針供給制御システムが実行すべ
き各種のロボット制御、視覚制御、コンベア送り作業に
ついての流れ図である。

【図１２】（ａ），（ｂ）は、本発明の縫合針供給制御
システムが実行すべき各種のロボット制御、視覚制御、
コンベア送り作業についての流れ図である。

【図１３】（ａ）は、自動スエージ加工の前に縫合針が
コンベアの舟に均一な方向に並ぶようにする縫合針ロー
ルオーバー（すき上げ）の側面図と、（ｂ）は、（ａ）
の線９〜９に沿ってみたすき上げ部の正面図である。

【図１４】（ａ）〜（ｃ）は、精密コンベアの舟４０の
上に縫合針を一方向に並べるすき５４を示す正面図であ
る。

【図１５】（ａ）は、コンベアの舟４０の嵌合あご内部
で縫合針１９の向きを更に揃えるための縫合針ハードス
トップ・アセンブリ９５の側面図、（ｂ）は、コンベア
の舟４０の嵌合あご内部で縫合針１９の向きを更に揃え
るための縫合針ハードストップ・アセンブリの上面図で
ある。

【図１６】（ａ）は、コンベアの舟４０の上で縫合針の
向きを更に揃えるためのストップ・アセンブリの側面
図、（ｂ）は、（ａ）の線１１〜１１に沿ってみたコン
ベアの舟４０の上で縫合針の向きを更に揃えるためのス
トップ・アセンブリの正面図である。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【図６】

【図１】

【図３】

【図４】

【図５】

【図７】

【図１０】

【図８】

【図９】

【図１１】

【図１２】

【図１３】

【図１４】

【図１５】

【図１６】

フロントページの続き (72)発明者デニス・ピー・ヨストアメリカ合衆国、19087 ニュージャージィ州、ウェイン、マウンテンビュー・ドライブ 1705

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無作意な位置におかれた縫合針を更に処
理する位置へ自動的に移動させるための縫合針供給装置
のための制御システムであって、前記縫合針供給装置は
前記縫合針を取り出し配置するための把持手段を各々が
有する１台またはそれ以上のロボットを含み、（ａ）前記コンベア手段を一旦停止させ前記供給装置の
ためにドエル周期を生成するための制御手段と、（ｂ）前記制御手段と通信して前記コンベア手段上の１
つまたはそれ以上の所定の位置にある縫合針を画像化す
るためと前記ドエル周期の間に各々の画像化した縫合針
についての位置および方向に関するデータを調べるため
の画像追跡手段と、（ｃ）前記画像追跡手段から受信した前記位置と方向の
データを一時的に記憶させておくためのメモリー手段
と、（ｄ）前記メモリー手段から前記画像化した縫合針に対
応する前記記憶してある位置と方向のデータを取り出
し、前記ロボットの１台に前記各々の位置と方向のデー
タに従って前記画像化した縫合針を摘み上げ前記嵌合装
置に前記縫合針を配置させるためのロボット制御手段
と、を含むことを特徴とする制御システム。
【請求項２】無作意な位置におかれた縫合針を乗せる
第１のコンベアと複数の縫合針嵌合装置を配置してある
第２のコンベアと前記送りコンベアから縫合針を拾い上
げるための把持手段を各々が有する１台またはそれ以上
のロボット手段を有する１つの位置から別の位置へ手術
用縫合針を供給するための自動供給装置を制御するため
の方法であって、（ａ）前記第１のコンベアを一旦停止させて前記供給装
置のためのドエル時間を生成する段階と、（ｂ）前記ドエル時間の間に画像追跡手段を用いて前記
コンベア上の前記縫合針を画像追跡し前記１台またはそ
れ以上のロボット手段で受け入れ可能な縫合針の位置を
調べる段階と、（ｃ）前記１台またはそれ以上のロボットの把持手段に
より前記受け入れ可能な縫合針位置にある前記縫合針を
拾い上げる段階と、（ｄ）前記縫合針嵌合装置の１つに各々の縫合針を装置
してこれを更に搬送する段階とを含むことを特徴とする
方法。