JPH0871072A - Manipulator system for operation - Google Patents

Manipulator system for operation

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JPH0871072A
JPH0871072A JP6208887A JP20888794A JPH0871072A JP H0871072 A JPH0871072 A JP H0871072A JP 6208887 A JP6208887 A JP 6208887A JP 20888794 A JP20888794 A JP 20888794A JP H0871072 A JPH0871072 A JP H0871072A
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JP
Japan
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slave
manipulator
master
arm
treatment
Prior art date
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Pending
Application number
JP6208887A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshimasa Kawai
利昌 河合
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0871072A publication Critical patent/JPH0871072A/en
Priority to US08/950,213 priority patent/US6120433A/en
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Abstract

PURPOSE: To achieve the enhancement of operability and the shortening of an operating time by providing a parameter variable means capable of arbitrarily changing the control parameter necessary for controlling the operation of an operating manipulator performing at least one of the observation and treatment of the tissue region in a living body. CONSTITUTION: A treatment arm 5 and an observation arm 7 for positioning a treatment appliance 4 and a scope 6 within the celom of a patient are attached to the bed side rails 3 provided on both sides of an operating table 1 in a freely detachable manner. Further, the master arm 8 being the input means of a treating slave manipulator and the head mount display 9 being the input means of an observing slave manipulator are provided. A master slave mode is turned ON/OFF by a foot switch 12 and, for example, a scale ratio as a control parameter is increased by stepping the switch 12a of the foot switch 12 by an operator and decreased by stepping the switch 12b of the foot switch 12.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、生体の例えば体腔内に
挿入したマニピュレータを操作手段によって遠隔的に操
作し、診断・処置等の手術を行なう手術用マニピュレー
タシステムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an operating manipulator system for remotely operating a manipulator inserted in a body cavity of a living body by operating means to perform a surgery such as diagnosis and treatment.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、腹壁等の体壁に挿入孔を開け、こ
の挿入孔を通じて内視鏡や処置具を経皮的に体腔内に挿
入することにより体腔内で様々な処置を行なう内視鏡下
外科手術が行われている。こうした術式は大きな切開を
要しない低侵襲なものとして胆のう摘出手術や肺の一部
を摘出除去する手術等で広く行われている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an endoscopic view has been made in which a body wall such as an abdominal wall is provided with an insertion hole, and an endoscope or a treatment tool is percutaneously inserted into the body cavity through the insertion hole to perform various treatments in the body cavity. Mirror surgery is performed. Such an operation method is widely performed as a minimally invasive operation that does not require a large incision, such as a cholecystectomy operation and an operation of removing and removing a part of the lung.

【0003】一方、内視鏡や処置具を搭載し、遠隔操作
により内視鏡や処置具を作動し、術者に代わって手術を
行なう手術用マニピュレータが知られている。こうした
手術用マニピュレータは、通常、内視鏡や処置具を備え
る挿入部が多関節構造となっており、各関節部をアクチ
ュエータにより動作させることで、体腔内における目的
部位に対するアプローチを容易ならしめている。
On the other hand, there is known a manipulator for surgery which carries an endoscope and a treatment tool, operates the endoscope and the treatment tool by remote control, and performs a surgery on behalf of the operator. In such a manipulator for surgery, an insertion section including an endoscope and a treatment tool usually has a multi-joint structure, and each joint section is operated by an actuator to facilitate an approach to a target site in a body cavity. .

【0004】ところで、前述した内視鏡下外科手術にお
いては、体壁に開けた挿入孔から体腔内に挿入される内
視鏡や処置具が体腔内の極力広い範囲で動作できること
が望ましい。このような動作は、自由度の大きい多関節
構造の挿入部を備えた手術用マニピュレータを用いるこ
とによって実現可能となる。特に、例えば特願平6−1
31810号明細書に記載されている医療用マスタース
レーブ型マニピュレータシステムを用いれば、体腔内に
おける目的の位置で且つ所望のオリエンテーションで作
業を行なうことができる。
By the way, in the above-mentioned endoscopic surgery, it is desirable that an endoscope or a treatment tool inserted into a body cavity through an insertion hole formed in a body wall can operate in a wide range within the body cavity. Such an operation can be realized by using a surgical manipulator provided with an insertion portion having a multi-joint structure having a high degree of freedom. In particular, for example, Japanese Patent Application No. 6-1
Using the medical master-slave manipulator system described in Japanese Patent No. 31810, work can be performed at a desired position in a body cavity and at a desired orientation.

【0005】この医療用マスタースレーブ型マニピュレ
ータシステムは、スレーブ側である観察用マニピュレー
タおよび処置用マニピュレータと、マスター側であるヘ
ッドマウントディスプレイ及びマスターアームとから主
に構成されている。そして、前記処置用マニピュレータ
は、術者が操作するマスターアームの動きに追従して動
作し、観察用マニピュレータは、術者がヘッドマウント
ディスプレイを頭部に装着することにより術者の頭部の
動きに追従して動作する。つまり、このような医療用マ
スタースレーブ型マニピュレータによれば、自由度の大
きい多関節構造のスレーブ側マニピュレータをマスター
アーム及びヘッドマウントディスプレイによって操作す
るというマスタースレーブ操作を行なうことによって、
内視鏡下外科手術をあたかも開腹手術のような感覚で行
なうことができる。
This medical master-slave manipulator system is mainly composed of an observation manipulator and a treatment manipulator on the slave side, and a head mount display and a master arm on the master side. The treatment manipulator operates by following the movement of the master arm operated by the surgeon, and the observation manipulator is operated by the surgeon by mounting the head mount display on the head of the surgeon. Operates following. That is, according to such a medical master-slave manipulator, by performing a master-slave operation of operating the slave-side manipulator having a large degree of freedom of the articulated structure with the master arm and the head mount display,
Endoscopic surgery can be performed as if it were an open surgery.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、マスターア
ームを操作する際の操作量や操作速度等、或いは頭部の
動き(術者の動きの癖などに起因する。)などが術者に
よって異なることは当然である。
By the way, the operation amount, the operation speed, etc. when operating the master arm, the movement of the head (due to the peculiar movement of the operator, etc.), etc. may vary depending on the operator. Is natural.

【0007】しかしながら、前記医療用マスタースレー
ブ型マニピュレータシステムにおいては、マスターアー
ムの動作量に対するスレーブアームの動作量の比率を表
わすスケール比や、マスターアームのどの程度の操作量
でスレーブアームが反応するかを表わす感度(動作不感
帯の幅)といったマニピュレータの制御動作を行なうた
めに必要な制御パラメータが一定していることから、術
者は、体内においてスレーブマニピュレータ(観察用及
び処置用マニピュレータ)に所望の動作を行なわしめる
ために、ある程度の訓練を余儀なくされていた。
However, in the above-mentioned medical master-slave manipulator system, the scale ratio representing the ratio of the operation amount of the slave arm to the operation amount of the master arm and the operation amount of the master arm reacts with the slave arm. Since the control parameters necessary for performing the control operation of the manipulator, such as the sensitivity (width of the dead zone), are constant, the operator makes the desired operation for the slave manipulator (observation and treatment manipulator) in the body. I was forced to do some training in order to carry out.

【0008】すなわち、術者は、医療用マスタースレー
ブ型マニピュレータシステムの機能に合わせた操作を行
ないながら且つスレーブマニピュレータ(観察用及び処
置用マニピュレータ)を自分の思う通りに動作させなけ
ればならず、操作に慣れていないと術中の時間的な効率
が悪くなるという欠点があった。本発明は上記事情に着
目してなされたものであり、その目的とするところは、
操作性の良好な手術用マニピュレータシステムを提供す
ることにある。
That is, the operator must operate the slave manipulators (observation and treatment manipulators) as he / she desires while performing the operations according to the functions of the medical master-slave type manipulator system. If you are not familiar with, there is a drawback that the time efficiency during surgery becomes worse. The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to:
An object is to provide a manipulator system for surgery with good operability.

【0009】[0009]

【課題を解決する手段】上記課題を解決するために、本
発明の手術用マニピュレータシステムは、生体内組織部
位の観察と処置の少なくとも一方を行なう手術用マニピ
ュレータと、この手術用マニピュレータを操作するため
の操作手段と、この操作手段からの操作情報に基づいて
前記手術用マニピュレータの動作を制御する制御手段
と、前記手術用マニピュレータの制御動作を行なうため
に必要な制御パラメータを任意に変化させることができ
るパラメータ可変手段とを具備している。
In order to solve the above problems, a surgical manipulator system according to the present invention is for operating a surgical manipulator for performing at least one of observation and treatment of a tissue part in a living body, and for operating the surgical manipulator. The operating means, the control means for controlling the operation of the surgical manipulator based on the operation information from the operating means, and the control parameter necessary for performing the control operation of the surgical manipulator can be arbitrarily changed. It is equipped with a parameter changing means.

【0010】[0010]

【作用】上記構成では、制御パラメータを術者にとって
操作しやすい状態に変更することができるため、操作性
が向上し、手術時間の短縮を図ることができる。また、
操作に熟練を要さないから、誤操作によって患者に危害
を加えるといったことも避けられ、患者に対する安全性
を十分に確保できるという効果もある。
With the above construction, since the control parameter can be changed to a state in which the operator can easily operate, the operability is improved and the operation time can be shortened. Also,
Since no skill is required for the operation, it is possible to avoid harming the patient due to an erroneous operation, and there is also an effect that the safety for the patient can be sufficiently ensured.

【0011】[0011]

【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の実施例につ
いて説明する。まず、第1の実施例について説明する。
図2は、本発明の手術用マニピュレータシステムの一例
を示すものである。図2中、1は患者の観察・処置を行
なうための手術台であり、2は患者である。手術台1の
両側にはベッドサイドレール3が設けられている。この
ベッドサイドレール3には、処置具4およびスコープ6
を患者の体腔内において位置決めするための処置用アー
ム5および観察用アーム7が着脱自在に取り付けられて
いる。なお、処置具4およびスコープ6は、患者2の体
壁に開けられた挿入孔2aから体腔内に挿入される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a first embodiment will be described.
FIG. 2 shows an example of the surgical manipulator system of the present invention. In FIG. 2, 1 is an operating table for observing and treating a patient, and 2 is a patient. Bedside rails 3 are provided on both sides of the operating table 1. The bedside rail 3 includes a treatment tool 4 and a scope 6.
A treatment arm 5 and an observation arm 7 for positioning the patient in the body cavity of the patient are detachably attached. The treatment tool 4 and the scope 6 are inserted into the body cavity through the insertion hole 2a formed in the body wall of the patient 2.

【0012】処置用アーム5と処置具4との接続および
観察用アーム7とスコープ6との接続は、複数の自由度
を有する関節部であるフリー関節機構19によって行な
われる。これは、患者が例えば術中に動いて挿入孔2a
の位置がずれるようなことがあっても、挿入孔2aに無
理な力が加わらないようにするためである。
The connection between the treatment arm 5 and the treatment instrument 4 and the connection between the observation arm 7 and the scope 6 are performed by a free joint mechanism 19 which is a joint portion having a plurality of degrees of freedom. This is because the patient moves during the operation, for example, the insertion hole 2a.
This is to prevent an unreasonable force from being applied to the insertion hole 2a even if the position of is displaced.

【0013】処置用アーム5および観察用アーム7は、
上下伸縮動作(図2中に示すa方向)、回転動作(図2
中に示すb方向)あるいは、左右伸縮動作(図2中に示
すc方向)を機構的に行なうことができるように構成さ
れている。このような動きを実現するために、アーム内
にはアクチュエータ(図示しない)が配置されている。
なお、このアクチュエータとしては、ロボットの位置決
めに用いられているサーボモータを使用している。
The treatment arm 5 and the observation arm 7 are
Vertical expansion / contraction operation (direction a in FIG. 2), rotation operation (FIG. 2)
It is configured such that a lateral expansion / contraction operation (b direction shown inside) or a lateral expansion / contraction operation (c direction shown in FIG. 2) can be mechanically performed. In order to realize such movement, an actuator (not shown) is arranged in the arm.
A servo motor used for positioning the robot is used as this actuator.

【0014】処置用アーム5の先端に取り付けられてい
る処置具4の挿入部4aと観察用アーム7の先端に取り
付けられているスコープ6の挿入部6aはそれぞれ、そ
の先端部が図1中に示すa方向及びb方向に湾曲駆動で
きるようになっている。このような湾曲駆動は、処置具
4のサーボモータ収納部4bおよびスコープ6のサーボ
モータ収納部6b内にそれぞれ設けられたサーボモータ
(図示しない)を駆動させて挿入部4a,6a内に挿通
配置されたワイヤー(図示しない)を牽引することによ
って行なわれる。
The insertion portion 4a of the treatment instrument 4 attached to the distal end of the treatment arm 5 and the insertion portion 6a of the scope 6 attached to the distal end of the observation arm 7 have their distal ends shown in FIG. The bending drive can be performed in the directions a and b shown. In such bending drive, servomotors (not shown) provided in the servomotor housing portion 4b of the treatment instrument 4 and the servomotor housing portion 6b of the scope 6 are driven to be inserted and arranged in the insertion portions 4a and 6a. It is carried out by pulling a drawn wire (not shown).

【0015】また、処置具4とスコープ6は図1中に示
すc方向に回転駆動できるようになっている。このよう
な回転駆動は、フリー関節アームジョイント部4c,6
c内に設けられたサーボモータ4d,6dを駆動させて
図示しない回転機構を作動させることにより行なわれ
る。特に、処置具4の先端鉗子部4eにはこの鉗子部4
eを開閉させる開閉機構が設けられており、この開閉機
構は、サーボモータ収納部4b内に設けられたサーボモ
ータ(図示しない)を駆動させて挿入部4a内に挿通配
置されたロッドもしくはワイヤ部材を押し引き操作する
ことにより作動される。
The treatment instrument 4 and the scope 6 can be rotated in the direction c shown in FIG. Such rotation drive is performed by the free joint arm joint portions 4c, 6
This is performed by driving the servomotors 4d and 6d provided in c to operate a rotation mechanism (not shown). In particular, the forceps portion 4e of the treatment instrument 4 is attached to the tip forceps portion 4e.
An opening / closing mechanism for opening / closing e is provided. The opening / closing mechanism drives a servo motor (not shown) provided in the servo motor housing portion 4b to insert a rod or wire member inserted into the insertion portion 4a. It is operated by pushing and pulling.

【0016】ここで、処置具4と処置用アーム5とを組
み合わせたものを処置用スレーブマニピュレータと称
し、スコープ6と観察用アーム7とを組み合わせたもの
を観察用スレーブマニピュレータと称することにする。
A combination of the treatment tool 4 and the treatment arm 5 will be referred to as a treatment slave manipulator, and a combination of the scope 6 and the observation arm 7 will be referred to as an observation slave manipulator.

【0017】処置用スレーブマニピュレータの入力手段
であるマスターアーム8と、観察用スレーブマニピュレ
ータの入力手段であるヘッドマウントディスプレイ9
(以下、HMDという。)とが図2に示されている。
A master arm 8 which is the input means of the treatment slave manipulator and a head mounted display 9 which is the input means of the observation slave manipulator.
(Hereinafter referred to as HMD) are shown in FIG.

【0018】マスターアーム8は複数のリンク機構で構
成されている。リンク機構を構成する各リンクには位置
検知用のエンコーダ(図示しない)が設けられている。
このエンコーダによって各リンクの動作を検知すること
で、マスターアーム8の移動量を検知できる。
The master arm 8 is composed of a plurality of link mechanisms. An encoder (not shown) for position detection is provided on each link constituting the link mechanism.
The movement amount of the master arm 8 can be detected by detecting the operation of each link by this encoder.

【0019】また、操作者がマスターアーム8から手を
離した場合にマスターアーム8がその自重によって勝手
に動作しないように、マスターアーム8の各アームリン
クには電磁クラッチ(図示しない)が取り付けられてい
る。つまり、マスターアーム8は、この電磁クラッチに
よって、必要以外の時には動かないようにその動作が制
限される。また、マスタースレーブモードで実際に処置
用スレーブマニピュレータを動かす際、前記電磁クラッ
チは、フットスイッチ12を踏む動作によって、その作
動が制御される。つまり、マスターアーム8の動作のロ
ック及びこのロック状態の解除がフットスイッチ12に
よって行なえるようになっている。ここで、マスタース
レーブモードとは、入力手段であるマスターアーム8の
動きが処置用スレーブマニピュレータに伝達され得るモ
ード、すなわち、処置用スレーブマニピュレータがマス
ターアーム8の動きに追従できるモードをいう。
An electromagnetic clutch (not shown) is attached to each arm link of the master arm 8 so that the master arm 8 does not operate by its own weight when the operator releases the master arm 8. ing. That is, the operation of the master arm 8 is restricted by the electromagnetic clutch so that it does not move except when necessary. When the treatment slave manipulator is actually moved in the master-slave mode, the operation of the electromagnetic clutch is controlled by the operation of stepping on the foot switch 12. That is, the operation of the master arm 8 can be locked and the locked state can be released by the foot switch 12. Here, the master-slave mode refers to a mode in which the movement of the master arm 8 as an input means can be transmitted to the treatment slave manipulator, that is, a mode in which the treatment slave manipulator can follow the movement of the master arm 8.

【0020】なお、ここでは、処置用スレーブマニピュ
レータを操作する手段として、マスターアーム8に設定
されたエンコーダの情報を用いているが、マスターアー
ム8を用いることなく、例えば歪ゲージや圧力センサー
を用いた3次元ジョイステックあるいは力覚センサーの
ような空間的な位置情報を認識する装置を用いても構わ
ない。このような装置を用いることで構成がマスターア
ーム8に比べてシンプルとなる。
Here, the information of the encoder set in the master arm 8 is used as the means for operating the treatment slave manipulator, but without using the master arm 8, for example, a strain gauge or a pressure sensor is used. A device that recognizes spatial position information, such as a three-dimensional joystick or a force sensor, may be used. By using such a device, the configuration becomes simpler than that of the master arm 8.

【0021】一方、HMD9は、スコープ6によって観
察された映像を表示するディスプレイ(図示しない)を
備えている。このディスプレイは、HMD9を術者の頭
部に装着した際に術者の目の位置にセットされるように
設けられている。また、HMD9は、術者の頭がどのよ
うに動いても、スコープ6の先端でとらえられた映像を
前記ディスプレイによって常に観察できるような構成に
なっている。このような構成のHMD9によれば、従来
のように処置中に術者が手術室に設置されたTVモニタ
ーの方に視線を移すといった煩わしい動作を行なわなく
て済むため、操作性が向上する。また、患部から視線を
外すことなく常に患部の映像を明確に観察することがで
きるから、安全な手術を行なうことができる。
On the other hand, the HMD 9 is equipped with a display (not shown) for displaying an image observed by the scope 6. This display is provided so as to be set at the position of the operator's eyes when the HMD 9 is mounted on the operator's head. Further, the HMD 9 is configured so that the image captured by the tip of the scope 6 can always be observed by the display regardless of how the operator's head moves. According to the HMD 9 having such a configuration, it is not necessary for the operator to perform a troublesome operation such as shifting the line of sight to the TV monitor installed in the operating room during the treatment, which improves the operability. Further, since the image of the affected area can always be clearly observed without removing the line of sight from the affected area, safe surgery can be performed.

【0022】術者の頭部の空間的な移動量は磁気センサ
ー10によって検知される。磁気センサー10は、一様
な磁場を発生する磁気センサーソース部10bと、磁気
センサーソース部10bからの磁場を検知する磁気セン
サーセンス部10aとからなる。このうち磁気センサー
センス部10aがHMD9のほぼ中央部に取り付けられ
ている。
The spatial amount of movement of the operator's head is detected by the magnetic sensor 10. The magnetic sensor 10 includes a magnetic sensor source unit 10b that generates a uniform magnetic field and a magnetic sensor sense unit 10a that detects the magnetic field from the magnetic sensor source unit 10b. Of these, the magnetic sensor sensing unit 10a is attached to the HMD 9 at substantially the center thereof.

【0023】術者の頭部の動きはこうした磁気センサー
10によって検知されるが、その検知方法を簡単に説明
すると、HMD9以外の所定の場所にセットされた磁気
センサーソース部10bから発生される一様な磁場を磁
気センサーセンス部10aで検知し、頭部の動きに伴う
磁場の変化分の情報を処理することによって、ソース部
10bとセンス部10aとの空間的絶対移動量およびセ
ンス部10aの傾斜であるオイラー角(ロール、ピッ
チ、ヨー)を求めて、術者の頭部の移動量および傾き量
を検知するというものである。
The movement of the surgeon's head is detected by such a magnetic sensor 10. The detection method will be briefly described. One is generated from the magnetic sensor source portion 10b set at a predetermined location other than the HMD 9. Such a magnetic field is detected by the magnetic sensor sense unit 10a, and the information on the change in the magnetic field due to the movement of the head is processed to obtain the spatial absolute movement amount between the source unit 10b and the sense unit 10a and the sense unit 10a. The Euler angle (roll, pitch, yaw), which is the inclination, is obtained, and the amount of movement and the amount of inclination of the operator's head are detected.

【0024】なお、ここでは、頭部の動きを検知する手
段として磁気センサーを用いているが、例えば、超音波
センサーによって頭部の動きを検知しても良い。また、
術者の頭部の動きを認識できる領域内に固体撮影素子C
CDを配置し、このCCDを通じて得られた術者の頭部
の動作データに基づいて画像処理を行なうことにより、
頭部の動きを検知しても良い。
Although a magnetic sensor is used as the means for detecting the movement of the head here, the movement of the head may be detected by, for example, an ultrasonic sensor. Also,
The solid-state imaging device C is provided in the area where the movement of the operator's head can be recognized
By placing a CD and performing image processing based on the operation data of the operator's head obtained through this CCD,
The movement of the head may be detected.

【0025】次に、処置用スレーブマニピュレータと観
察用スレーブマニピュレータの動作を制御する制御装置
11について説明する。図2に示すように、制御装置1
1は、前記各スレーブマニピュレータを動作させるため
に必要ないくつかの機能モジュールを具備している。す
なわち、図中、11aは、制御装置11の機能モジュー
ルを統括制御する上位CPUであるマイクロコントロー
ラである。11eはマスターアーム8に設けられた前記
エンコーダの動作量を保持しておくためのアップダウン
カウンタである。当然のことながら、このアップダウン
カウンタ11eは、マスターアーム8に取り付けられた
エンコーダ分の入力ポートを有している。また、このア
ップダウンカウンタ11eは、具体的には、マスターア
ーム8のエンコーダからの相対的移動量に対して初期設
定時(制御装置11の電源を立ち上げた時)に予め設定
したカウンタ値の増減を行なわすものである。
Next, the control device 11 for controlling the operations of the treatment slave manipulator and the observation slave manipulator will be described. As shown in FIG. 2, the control device 1
1 comprises several functional modules necessary for operating each of the slave manipulators. That is, in the figure, 11a is a microcontroller that is a higher-level CPU that integrally controls the functional modules of the control device 11. Reference numeral 11e is an up / down counter for holding the operation amount of the encoder provided in the master arm 8. As a matter of course, the up / down counter 11e has input ports for encoders attached to the master arm 8. Further, the up / down counter 11e is, specifically, a counter value set in advance at the time of initial setting (when the power source of the control device 11 is turned on) with respect to the relative movement amount of the master arm 8 from the encoder. It is to increase or decrease.

【0026】11dは、HMD9に取り付けられた磁気
センサーセンス部10aからの情報を検知するための磁
気センサーデータインターフェイス回路である。この磁
気センサーインターフェイス回路11dには磁気センサ
ー10の絶対位置情報とオイラー角の情報とが磁気セン
サーセンス部10aから入力される。
Reference numeral 11d is a magnetic sensor data interface circuit for detecting information from the magnetic sensor sensing unit 10a attached to the HMD 9. Information on the absolute position of the magnetic sensor 10 and information on the Euler angle are input to the magnetic sensor interface circuit 11d from the magnetic sensor sensing unit 10a.

【0027】11fは、キーボード13から入力された
情報を受け取るためのキーボードインターフェイス部で
ある。11iは、本実施例におけるマニピュレータシス
テムの動作情報をフロッピーディスクに記憶するための
フロッピーディスクドライブである。11hはフロッピ
ィディスクドライブ11iをコントロールするためのフ
ロッピィディスクコントローラである。なお、フロッピ
ィディスクに保存される情報としては、観察用・処置用
スレーブマニピュレータの教示データや、スケール比、
感度等の制御パラメータが挙げられる。ここでは、フロ
ッピィディスクに保存する例を示しているが、当然のこ
とながら、ハードディスク、光磁気ディスクの情報処理
装置周辺機器で使用される記憶媒体、あるいは、簡単な
素子レベルのEEPROM、バッテリバックアップ付き
RAM等を用いても構わない。
Reference numeral 11f is a keyboard interface section for receiving information input from the keyboard 13. Reference numeral 11i is a floppy disk drive for storing operation information of the manipulator system in this embodiment on a floppy disk. A floppy disk controller 11h controls the floppy disk drive 11i. The information stored in the floppy disk includes teaching data of the observation / procedure slave manipulator, scale ratio,
Control parameters such as sensitivity are included. Here, an example of storing in a floppy disk is shown, but it goes without saying that a hard disk, a storage medium used in a peripheral device of an information processing device such as a magneto-optical disk, a simple element level EEPROM, or a battery backup A RAM or the like may be used.

【0028】11gはフットスイッチ12の入力情報を
検知するためのフットスイッチインターフェイス部であ
る。この部分に関しては、特に専用のインターフェイス
ICがないため、第3図に示すような回路に構成してあ
る。
Reference numeral 11g is a foot switch interface section for detecting the input information of the foot switch 12. Since this part does not have a dedicated interface IC, the circuit is configured as shown in FIG.

【0029】ここで、このフットスイッチインターフェ
イス部11gに関して説明しておく。今、例えば、フッ
トスイッチ12aを踏まないでいた場合に図3に示す信
号ライン33aがHIGHであったとすると、フットス
イッチ12aを踏むことによって信号ライン33aがL
OWに変化する。この時、LOW信号がワイヤードOR
回路31aに入力されることによって、フリップフロッ
プ31bの出力が変化する。これによって、マイクロコ
ントローラ11aのハード割り込み端子INTに信号が
入力される。
Here, the foot switch interface portion 11g will be described. Now, for example, if the signal line 33a shown in FIG. 3 is HIGH when the foot switch 12a is not stepped on, the signal line 33a is set to L by stepping on the foot switch 12a.
Change to OW. At this time, LOW signal is wired OR
The input to the circuit 31a changes the output of the flip-flop 31b. As a result, a signal is input to the hard interrupt terminal INT of the microcontroller 11a.

【0030】本実施例においては、制御装置11の電源
を立ち上げた時、フットスイッチ12のスイッチ12a
を初めて踏む場合には、INT信号ラインがHIGHに
なるように設定されている。そして、その後、フットス
イッチ12を一度踏むとINT端子がLOWになり、マ
イクロコントローラ11aの内部で割り込みルーチンに
ジャンプするようになっている。ただし、ここで、フッ
トスイッチ12を踏む回数によって、マスタースレーブ
モードのON/OFFを切り換える場合には、ただ単純
に割り込みルーチンへとぶのではなく、割り込みの回数
をカウントしながら、且つ、割り込み端子INTの信号
変化のタイミングを検知しながら、マスタースレーブモ
ード動作をどのように行なわせるかを判断することにな
ってくるので、そのような専用の判断ルーチン処理がマ
イクロコントローラ11a側で必要になる。なお、これ
についての詳細については後述する。
In this embodiment, when the power of the control device 11 is turned on, the switch 12a of the foot switch 12 is turned on.
When stepping on for the first time, the INT signal line is set to be HIGH. Then, after that, when the foot switch 12 is stepped once, the INT terminal becomes LOW, and a jump is made to the interrupt routine inside the microcontroller 11a. However, when the master / slave mode is turned on / off depending on the number of times the foot switch 12 is stepped on, the interrupt terminal INT is counted while counting the number of interrupts rather than simply jumping to the interrupt routine. Since it becomes necessary to determine how to perform the master-slave mode operation while detecting the timing of the signal change of (1), such a dedicated determination routine process is required on the microcontroller 11a side. The details of this will be described later.

【0031】本実施例では、フットスイッチ12を一度
踏むと、マスタースレーブモードが開始され、フットス
イッチ12を再度踏むと、マスタースレーブモードが解
除される構成になっている。そのため、ワイヤードOR
回路31aとフリップフロップ31bとからなるトグル
スイッチ機構31が設けられているものである。なお、
フットスイッチ12の踏み回数によってパラメータを変
化させることができるように、フットスイッチ12の踏
み回数を覚えておくアップダウンカウンタ32が設けら
れている。例えば、スイッチ12aを踏むとアップダウ
ンカウンタ32の値がUPし、スイッチ12bを踏むと
アップダウンカウンタ32の値がDOWNする。また、
フットスイッチ12によってマスタースレーブモードが
ONになると、マスターアーム8に取り付けられた電磁
クラッチが解除され、初めて術者がマスターアーム8を
自由に動かすことができるようになる。ここでは、シス
テム構成の都合上フットスイッチ12aを用いている
が、例えばマスターアーム8の操作者把持部近傍にスイ
ッチを設けて、操作者の手でマスタースレーブモードの
ON/OFF切換えを行なっても構わない。
In this embodiment, when the foot switch 12 is stepped on once, the master-slave mode is started, and when the foot switch 12 is stepped on again, the master-slave mode is released. Therefore, wired OR
A toggle switch mechanism 31 including a circuit 31a and a flip-flop 31b is provided. In addition,
An up / down counter 32 for remembering the number of times the foot switch 12 is stepped is provided so that the parameter can be changed depending on the number of times the foot switch 12 is stepped. For example, when the switch 12a is stepped on, the value of the up / down counter 32 is UP, and when the switch 12b is stepped on, the value of the up / down counter 32 is DOWN. Also,
When the master-slave mode is turned on by the foot switch 12, the electromagnetic clutch attached to the master arm 8 is released, and the surgeon can freely move the master arm 8 for the first time. Although the foot switch 12a is used here for the convenience of the system configuration, for example, even if a switch is provided in the vicinity of the operator grip of the master arm 8 and the master / slave mode is switched on / off by the operator's hand. I do not care.

【0032】また、図2中、11bは、スレーブ側の各
構成要素である処置用アーム5、観察用アーム7、処置
具4、スコープ6のそれぞれを駆動するためのサーボイ
ンターフェイスであり、サーボの高速演算処理を行なう
ためのディジタルシグナルプロセッサ(以下、DSPと
いう。)を有する。また、11cは、前記DSP11b
の処理結果の信号を実際にモータを駆動するために必要
なパワーまで増幅するためのサーボドライバである。
Further, in FIG. 2, 11b is a servo interface for driving each of the slave side constituent elements such as the treatment arm 5, the observation arm 7, the treatment instrument 4, and the scope 6, which is a servo interface. It has a digital signal processor (hereinafter referred to as DSP) for performing high-speed arithmetic processing. Further, 11c is the DSP 11b.
It is a servo driver for amplifying the signal of the processing result of (1) to the power required to actually drive the motor.

【0033】次に、各機能モジュールのインターフェイ
スについて説明する。図2中、制御装置11内に示され
ている11mはデータバスラインである。このデータバ
スライン11mは、マイクロコントローラ11aからD
SP11bに位置指令を送ったり、スレーブアーム側の
サーボ部のエンコーダフィードバック情報を読みとった
り、アップダウンカウンタ11e、磁気センサー移動量
インターフェイス11d、キーボードインターフェイス
部11f、フットスイッチインターフェイス部11g、
フロッピーディスクインターフェイス部11hのそれぞ
れからのデータをマイクロコントローラ11aに取り込
んだりするラインである。
Next, the interface of each functional module will be described. In FIG. 2, 11m shown in the control device 11 is a data bus line. This data bus line 11m is connected to the microcontroller 11a through D
Sending a position command to the SP 11b, reading encoder feedback information from the servo unit on the slave arm side, up / down counter 11e, magnetic sensor movement amount interface 11d, keyboard interface unit 11f, foot switch interface unit 11g,
It is a line for fetching data from each of the floppy disk interface units 11h into the microcontroller 11a.

【0034】11jは、DSP11bで得られた制御演
算結果をサーボドライバ11cに送るためのアナログ指
令ラインである。11kは、サーボドライバ11cから
のパワー信号を供給するラインおよびサーボ部フィード
バックエンコーダラインである。11uは、フロッピー
ディスクドライブ11iとフロッピーディスクドライブ
コントローラ11hとの間でのデータのやりとりを行な
うためのデータラインである。11tは、フットスイッ
チ12とフットスイッチインターフェイス部11gとの
間でのインターフェイスである。11sは、キーボード
13とキーボードインターフェイス部11fとの通信を
行なうためのデータラインである。
Reference numeral 11j is an analog command line for sending the control calculation result obtained by the DSP 11b to the servo driver 11c. Reference numeral 11k is a line for supplying a power signal from the servo driver 11c and a servo feedback encoder line. Reference numeral 11u is a data line for exchanging data between the floppy disk drive 11i and the floppy disk drive controller 11h. 11t is an interface between the foot switch 12 and the foot switch interface section 11g. 11s is a data line for communicating between the keyboard 13 and the keyboard interface section 11f.

【0035】なお、前記インターフェイスにおいては、
データの受け渡しを行なうデータバスライン11mしか
示さなかったが、前記各機能モジュールを選択するため
のアドレスバスやコントロールライン等が付加されてい
ることはいうまでもない。また、観察用スレーブマニピ
ュレータと処置用スレーブマニピュレータのサーボ系を
駆動するための11jラインおよび11kラインは、ア
ナログ指令ラインのものしか示さなかったが、DSP1
1bでPID制御則を実行するためのエンコーダフィー
ドバック信号ラインも存在する。
In the above interface,
Although only the data bus line 11m for transferring data is shown, it goes without saying that an address bus and a control line for selecting each functional module are added. Also, the 11j line and 11k line for driving the servo system of the observation slave manipulator and the treatment slave manipulator only show those of the analog command line.
There is also an encoder feedback signal line to implement the PID control law in 1b.

【0036】次に、制御装置11内のデータの流れにつ
いて説明する。基本的には、マスターアーム8あるいは
HMD9の動作に追従して、観察用スレーブマニピュレ
ータあるいは処置用スレーブマニピュレータが動作する
のが、マスタースレーブモードである。データの流れは
観察用も処置用も基本的には同じであるので、ここで
は、処置用におけるマスタスレーブモード時の制御装置
11内のデータの流れについてだけ説明する。
Next, the data flow in the control device 11 will be described. Basically, in the master-slave mode, the observation slave manipulator or the treatment slave manipulator operates following the operation of the master arm 8 or the HMD 9. The flow of data is basically the same for observation and for treatment, so only the flow of data in the control device 11 in the master-slave mode for treatment will be described here.

【0037】まず、マスターアーム8に設けられたエン
コーダの情報はアップダウンカウンタ11eで読み取ら
れる。このアップダウンカウンタ11eでは、初めにア
ップダウンカウンタ11eに設定されたデータに対して
移動量を増減させるので、絶対的な移動量(マスターア
ーム8の移動量)が検知できる。このアップダウンカウ
ンタ11e内に保持されているデータはサンプリング毎
にマイクロコントローラ11a内にデータバス11mを
介して取り込まれる。マイクロコントローラ11a内で
は、前記移動量に対して処置用スレーブマニピュレータ
の各軸をどのように動作させるかを決定するための座標
変換処理が行なわれる。
First, the information of the encoder provided on the master arm 8 is read by the up / down counter 11e. The up / down counter 11e increases or decreases the movement amount with respect to the data initially set in the up / down counter 11e, so that the absolute movement amount (the movement amount of the master arm 8) can be detected. The data held in the up / down counter 11e is taken into the microcontroller 11a via the data bus 11m every sampling. In the microcontroller 11a, coordinate conversion processing for determining how to operate each axis of the treatment slave manipulator with respect to the movement amount is performed.

【0038】ここで、観察用の場合は、逆座標変換(磁
気センサー10の絶対位置と傾きとから、観察用スレー
ブマニピュレータの各駆動部へ出力する各リンクパラメ
ータの関節変数を求める変換作業)のみを行なえば良い
が、処置用の場合には、マスターアーム8が複数のリン
クからなるため、逆座標変換を行なう前に、順座標変換
(マスターアーム8の先端の位置・姿勢を求める座標変
換作業)を行なうことが必要になってくる。なお、マス
ターアーム8と処置用スレーブマニピュレータとの動作
の対応については後述する。
Here, in the case of observation, only the inverse coordinate conversion (conversion work for obtaining the joint variable of each link parameter output to each drive unit of the observation slave manipulator from the absolute position and inclination of the magnetic sensor 10) is performed. In the case of treatment, since the master arm 8 is composed of a plurality of links, forward coordinate conversion (coordinate conversion work for obtaining the position / orientation of the tip of the master arm 8 is performed before performing inverse coordinate conversion. ) Becomes necessary. The correspondence between the operation of the master arm 8 and the operation slave manipulator will be described later.

【0039】座標変換処理が行なわれ、処置用スレーブ
マニピュレータの各アーム部への移動量が算出された
ら、この移動量の指令値がマイクロコントローラ11a
からデータバス11mを介してDSP11bに送られ
る。DSP11b内での処理は、ある決められた制御則
(例えば、PID制御のような簡単なアルゴリズムを用
いる)に基づいて行なわれる。DSP11bで得られた
制御演算結果は、アナログ指令値として、アナログ指令
ライン11jを介してサーボドライバ11cに出力され
る。このアナログ指令値はサーボドライバ11cにより
増幅され、この増幅された出力がサーボドライバ11c
からモータドライブライン11kを介して処置用スレー
ブマニピュレータのモータに出力される。これによっ
て、処置用スレーブマニピュレータ内に配置されたモー
タがスレーブ側の機構を駆動させて、処置用スレーブマ
ニピュレータが動作する。
When the coordinate conversion processing is performed and the movement amount to each arm portion of the treatment slave manipulator is calculated, the command value of this movement amount is given to the microcontroller 11a.
From the data bus 11m to the DSP 11b. The processing in the DSP 11b is performed based on a certain control law (for example, a simple algorithm such as PID control is used). The control calculation result obtained by the DSP 11b is output to the servo driver 11c as an analog command value via the analog command line 11j. This analog command value is amplified by the servo driver 11c, and the amplified output is the servo driver 11c.
Is output to the motor of the treatment slave manipulator from the motor drive line 11k. Thereby, the motor arranged in the treatment slave manipulator drives the mechanism on the slave side, and the treatment slave manipulator operates.

【0040】また、特に、マスタースレーブモードを行
なう際、このモードのON/OFFはフットスイッチ1
2で行なわれるが、これに関しては、図3に示したよう
に、トグル回路31がマイクロコントローラ11aのハ
ードウェア割り込み端子INTに接続されているため、
フットスイッチ12の入力によって前述した処理が一時
停止されるようになっている。
Further, particularly when performing the master-slave mode, the ON / OFF of this mode is controlled by the foot switch 1.
However, since the toggle circuit 31 is connected to the hardware interrupt terminal INT of the microcontroller 11a as shown in FIG.
The processing described above is temporarily stopped by the input of the foot switch 12.

【0041】割り込みに関しては、フットスイッチ12
の入力に対応した部分以外に、アップダウンカウンタ1
1eあるいは磁気センサーインターフェイス11dから
の入力を一定時間毎にサンプリングするためのタイマー
割り込み、サーボ系の異常が発生した場合にスレーブア
ームを停止させるためのアラーム用の割り込みがある。
このアラーム用の割り込みに関しては、実際にはDSP
11bからマイクロコントローラ11aに専用の割り込
みラインが接続されている。この場合、サーボ系のアラ
ームレベルがいくつかあるが(回転数異常、過電流異
常、フィードバックエンコーダ異常、偏差カウンタ値異
常など)、このアラームレベルに応じて、マスタースレ
ーブ動作を継続させるか否かをマイクロコントローラ1
1aが判断する。特に、致命的な異常の場合には、制御
プログラムを自動的に終了するように、プログラムが組
まれている。
Regarding the interrupt, the foot switch 12
Up / down counter 1 other than the part corresponding to
1e or a timer interrupt for sampling the input from the magnetic sensor interface 11d at regular time intervals, and an alarm interrupt for stopping the slave arm when a servo system abnormality occurs.
The interrupt for this alarm is actually a DSP
A dedicated interrupt line is connected from 11b to the microcontroller 11a. In this case, there are some servo system alarm levels (rotation speed error, overcurrent error, feedback encoder error, deviation counter value error, etc.), but whether to continue the master-slave operation depends on the alarm level. Micro controller 1
1a judges. Particularly, in the case of a fatal abnormality, the program is constructed so that the control program is automatically terminated.

【0042】次に、上記構成のシステムの動作について
説明する。本システムを用いて患者の観察・処置を行な
うには、まず初めに、制御装置11のセットアップを行
なう必要がある。このセットアップは、キーボード13
でコマンドを選択することにより行なう。これらのコマ
ンドは、HMD9の画面上に表示される。セットアップ
時の表示メニューは、例えば図7の(c)に示されるよ
うなものである。なお、本実施例では、メニューがHM
D9のディスプレイ上に表示されるが、制御装置11側
にCRTディスプレイのような表示手段を設け、術者以
外の人間(例えば、ナースなど)がセットアップできる
ようにしても良い。
Next, the operation of the system having the above configuration will be described. In order to observe and treat a patient using this system, it is first necessary to set up the control device 11. This setup is for keyboard 13
By selecting the command with. These commands are displayed on the screen of the HMD 9. The display menu at the time of setup is as shown in FIG. 7C, for example. In this embodiment, the menu is HM
Although it is displayed on the display of D9, a display means such as a CRT display may be provided on the control device 11 side so that a person other than the operator (for example, a nurse) can set up.

【0043】本システムでは、フロッピィディスクに保
存されたパラメータをセットアップ時に自動的に読み出
す構成になっている。フロッピィディスクに保存されて
いるパラメータとしては、教示データやマスタースレー
ブスケール比、感度などがある。ここで、特に、マスタ
ースレーブスケール比および感度について説明する。
In this system, the parameters stored in the floppy disk are automatically read at the time of setup. Parameters stored on the floppy disk include teaching data, master-slave scale ratio, and sensitivity. Here, in particular, the master-slave scale ratio and the sensitivity will be described.

【0044】マスタースレーブスケール比は、マスター
アームの動作量に対してスレーブアームの動作量をどの
程度にするのかを決定するものである。例えば、処置具
のマスタースレーブ動作について言えば、マスタースレ
ーブスケール比が1であれば、マスターアーム8の移動
量が10mmに対してスレーブ(処置用)アーム5の移
動量が10mmになる。マスタースレーブスケール比が
0.1であれば、マスターアーム8の移動量が10mm
に対してスレーブ(処置用)アーム5の移動量が1mm
となる。もっとも、この場合は位置についてのスケール
比であるが、マスター側とスレーブ側との角度比につい
ても同様のことができるように本システムは構成されて
いる。
The master-slave scale ratio determines how much the operation amount of the slave arm should be relative to the operation amount of the master arm. For example, regarding the master-slave operation of the treatment instrument, if the master-slave scale ratio is 1, the movement amount of the master (arm) 8 is 10 mm, and the movement amount of the slave (treatment) arm 5 is 10 mm. If the master-slave scale ratio is 0.1, the movement amount of the master arm 8 is 10 mm
On the other hand, the movement amount of the slave (treatment) arm 5 is 1 mm
Becomes However, in this case, the system is configured so that the same scale ratio can be applied to the position, but the same can be applied to the angle ratio between the master side and the slave side.

【0045】また、感度については、例えば観察用の場
合、マスター側の磁気センサー10の入力感度を変化さ
せることによって、スレーブ側の観察用アーム7の不感
帯の大きさを変化させることができる。例えば、位置に
対する入力感度を1mmにしておくと、磁気センサー1
0が1mm以上動かない限りスレーブ(観察用)アーム
7は動作しない。これによって、術者の動きの癖によっ
てスレーブ側が無駄な動作をするといった不都合を回避
することができる。
Regarding the sensitivity, for observation, for example, by changing the input sensitivity of the magnetic sensor 10 on the master side, the size of the dead zone of the observation arm 7 on the slave side can be changed. For example, if the input sensitivity to the position is set to 1 mm, the magnetic sensor 1
The slave (observation) arm 7 does not operate unless 0 moves by 1 mm or more. As a result, it is possible to avoid the inconvenience that the slave side performs useless movement due to the surgeon's habit of movement.

【0046】さて、制御装置11の電源を立ち上げて、
最初のパラメータデータの呼び出しを行なったら、今度
は、スレーブ側の現在位置がどこになっているのかを判
断する必要がある。つまり、スレーブアーム5,7の絶
対位置を検知する必要がある。
Now, turn on the power supply of the control device 11,
After calling the first parameter data, it is now necessary to determine where the current position on the slave side is. That is, it is necessary to detect the absolute positions of the slave arms 5 and 7.

【0047】スレーブアーム5,7内に配置されたサー
ボモータのエンコーダが絶対位置エンコーダであれば、
そのまま使用できるが、絶対位置エンコーダは高価なも
のであり、コストを考えた場合、一般にインクリメンタ
ルエンコーダが利用される。このインクリメンタルエン
コーダは相対的な移動量を検知することしかできないた
め、もし、インクリメンタルエンコーダを用いたスレー
ブ構成を行なった場合には、原点復帰という作業が必要
となってくる。
If the encoder of the servo motor arranged in the slave arms 5 and 7 is an absolute position encoder,
Although it can be used as it is, the absolute position encoder is expensive, and in consideration of the cost, an incremental encoder is generally used. Since this incremental encoder can only detect the relative movement amount, if the slave configuration using the incremental encoder is performed, the work of returning to the origin becomes necessary.

【0048】この原点復帰作業というのは、各アーム
5,7を予め決められた形状に戻すことによって基準位
置を設定し、その基準位置からインクリメンタルエンコ
ーダのカウント値を計算して、現在どこの位置にアーム
5,7が位置決めされているかを検知するものである。
この動作を行なう場合、制御装置11の電源を立ち上げ
た際に、どの順番で原点復帰するかを決める必要もでて
くる。これは、スレーブアーム5,7付近に障害物等が
存在した場合、その障害物にスレーブアーム5,7がぶ
つかってしまい、障害物はもちろんのこと、スレーブア
ーム5,7を壊してしまう可能性があるためである。
The origin return work is to set a reference position by returning each arm 5, 7 to a predetermined shape, calculate the count value of the incremental encoder from the reference position, and determine the current position. It is to detect whether or not the arms 5 and 7 are positioned.
When this operation is performed, it is necessary to decide in which order the origin return is performed when the power of the control device 11 is turned on. This is because if an obstacle or the like exists near the slave arms 5 and 7, the slave arm 5 or 7 may collide with the obstacle and destroy the obstacle as well as the slave arms 5 and 7. Because there is.

【0049】本システムでは、特に、スレーブアーム
5,7のサーボモータ部にインクリメンタルエンコーダ
を設けて、原点復帰動作を行なえるように構成してあ
る。この時の選択メニュー(原点復帰順序選択メニュ
ー)が図7の(d)に示されている。このメニューの使
用方法は、キーボード13にある数字入力キーを使って
メニュー上のアンダーバーの部分に復帰順序を設定して
いく。入力した数値は確定キーを押すことによって確定
される。こうした設定では、マイクロコントローラ11
a内に内蔵されているプログラムによって設定数値が絶
えず認識され、同じ復帰順序が存在しないようにする。
そして、もし、同じ復帰軸が存在した場合には、その数
値の入力がなされないとともに、メニュー画面上に「同
一復帰順序が存在します。」といった警告が行なわれる
ようになっている。
In this system, in particular, the servo motors of the slave arms 5 and 7 are provided with an incremental encoder so that the origin return operation can be performed. The selection menu at this time (origin return order selection menu) is shown in FIG. To use this menu, use the numeric input keys on the keyboard 13 to set the return order in the underbar on the menu. The entered numerical value is confirmed by pressing the confirmation key. With these settings, the microcontroller 11
The set value is constantly recognized by the program contained in a so that the same return sequence does not exist.
If the same return axis exists, the value is not input and a warning such as "The same return order exists" is displayed on the menu screen.

【0050】この例では、原点復帰順序の順番を任意に
設定していく場合について説明したが、復帰順序も制御
パラメータとして保存するようにしておけば、制御装置
11の電源を立ち上げた後にフロッピィディスクから制
御パラメータの情報を読み出す段階で復帰順序も一緒に
読み出し、前回の観察・処置と同じ復帰順序で原点復帰
を行なわせることも可能である。この原点復帰順序の保
存は例えば次のようにしてなされる。すなわち、制御プ
ログラムが終了した後にプログラムが現在の復帰順序を
保存するか否かを術者に問かけ、これに対して術者が必
要に応じて保存作業を行なう。
In this example, the case where the order of the origin return sequence is arbitrarily set has been described. However, if the return sequence is also stored as a control parameter, the floppy disk drive is turned on after the controller 11 is powered on. It is also possible to read the return order together with the control parameter information read from the disk, and perform the origin return in the same return order as the previous observation / treatment. The saving of the origin return order is performed as follows, for example. That is, after the control program is finished, the operator is asked whether or not the program saves the current return sequence, and the operator performs a saving operation as necessary.

【0051】前回の復帰順序をフロッピィディスクから
読み出すようにした場合には、図7の(d)の原点復帰
メニュー画面上のアンダーバー部に前回の数値が表示さ
れる。そして、今回、前回と同一の復帰順序で行なう用
意があれば、術者はそのまま確定キーを押せば良い。こ
の場合、確定キーを押す毎に画面上のカーソルが次々に
メニュー下方へ下りていく。この時、ある軸に対して原
点復帰順序を変更したければ、その部分に対して数値を
入力し、確定キーを押すことによってその数値を確定す
れば良い。
When the previous return order is read from the floppy disk, the previous numerical value is displayed in the underbar portion on the origin return menu screen of FIG. 7 (d). Then, this time, if the operator is prepared to perform the same return order as the previous one, the operator may just press the confirm key. In this case, each time the enter key is pressed, the cursor on the screen moves down one menu after another. At this time, if it is desired to change the return-to-origin order for a certain axis, it is sufficient to input a numerical value for that portion and press the enter key to confirm the numerical value.

【0052】なお、スレーブアーム5,7のサーボモー
タ部にインクリメンタルエンコーダを設けた本システム
の場合、原点復帰作業が行なわれないと次の作業に進め
ないようにしてある。原点復帰作業が行なわれたか否か
はマイクロコントローラ11aで認識される。また、原
点復帰作業は、制御装置11の電源を切らない限り行な
う必要がない。したがって、電源を立ち上げ後において
は、原点復帰作業は、特別な理由が無い限り1回のみ実
施される。
In the present system in which the servo motors of the slave arms 5 and 7 are provided with the incremental encoders, the next work cannot be performed unless the origin return work is performed. Whether or not the home-return operation has been performed is recognized by the microcontroller 11a. Further, the origin return work need not be performed unless the power of the control device 11 is turned off. Therefore, after the power is turned on, the origin return work is performed only once unless there is a special reason.

【0053】以上説明したように、スレーブアーム5,
7のサーボモータ部の位置検知手段がインクリメンタル
エンコーダの場合、原点復帰作業を行なう必要がある
が、この作業が終了したら、次に、処置具4およびスコ
ープ6を処置用アーム5および観察用アーム7に取り付
ける作業を行なう。
As described above, the slave arm 5,
When the position detecting means of the servo motor unit 7 is an incremental encoder, it is necessary to perform the home-returning work. After this work is completed, the treatment tool 4 and the scope 6 are then attached to the treatment arm 5 and the observing arm 7. Work to attach to.

【0054】この取付け作業は、原点復帰した基準位置
からスレーブアーム5,7を動作させて、所望の位置に
スレーブアーム5,7の先端を移動させた後に行なう。
これは、手術台1から腹壁までの距離が患者によって異
なるため、患者毎に挿入孔2aを決める必要があるため
である。この作業を行なうためには、スレーブマニピュ
レータの各軸を任意に移動できるようにしておく必要が
ある。そのために、本システムでは、キーボード13の
キーに各軸の割付をしておく。例えば、1キーを押す
と、手術台1側から1軸目の駆動がなされ、2キーを押
すと、手術台1側から2軸目の駆動がなされるといった
具合である。こうすることで、キーボード13のカーソ
ルキーによりスレーブマニピュレータの各軸を任意に移
動できる。
This mounting operation is performed after operating the slave arms 5 and 7 from the reference position where the origin has been returned and moving the tips of the slave arms 5 and 7 to desired positions.
This is because the distance from the operating table 1 to the abdominal wall varies depending on the patient, and the insertion hole 2a needs to be determined for each patient. In order to perform this work, it is necessary to allow each axis of the slave manipulator to move arbitrarily. Therefore, in this system, each axis is assigned to the key of the keyboard 13. For example, pressing the 1 key drives the first axis from the operating table 1 side, and pressing the 2 key drives the second axis from the operating table 1 side. By doing so, each axis of the slave manipulator can be arbitrarily moved by the cursor key of the keyboard 13.

【0055】スレーブマニピュレータの各軸の移動が終
了したら、確定キーを入力することにより、前記作業が
終了する。以上の一連の作業を行なって初めて、マスタ
ースレーブモードによる観察・処置が行なえるようにな
る。この場合、この一連の作業を対話式のメニューにし
ておき、どの作業が終了してどの作業が未終了なのか
を、術者が目視できるようにしておくと、便利であるこ
とは言うまでもない。
When the movement of each axis of the slave manipulator is completed, the enter key is pressed to complete the above work. Observation and treatment in the master-slave mode can be performed only after performing the above series of operations. In this case, needless to say, it is convenient to make this series of operations into an interactive menu so that the operator can visually check which work has been completed and which work has not been completed.

【0056】次に、実際のマスタースレーブモード時の
動作について説明する。前述したように、マスタースレ
ーブモードのON/OFFはフットスイッチ12によっ
て行なわれる。フットスイッチ12を2回連続的に踏む
とマスタースレーブモードがONになり、フットスイッ
チ12を再度1回踏むとOFFになる。フットスイッチ
12には図2に示すように2つのスイッチ12a,12
bが設けられているが、マスタースレーブモードのON
/OFFの切り換えは、どちらのスイッチ12a,12
bを踏んでも、制御装置11側で認識されるように構成
されている。
Next, the operation in the actual master-slave mode will be described. As described above, the master / slave mode is turned on / off by the foot switch 12. The master-slave mode is turned on when the foot switch 12 is continuously depressed twice, and is turned off when the foot switch 12 is depressed once again. As shown in FIG. 2, the foot switch 12 includes two switches 12a and 12a.
b is provided, but master-slave mode is ON
ON / OFF can be switched by selecting either of the switches 12a, 12
The control device 11 is configured to recognize it even when the user presses b.

【0057】ここで、フットスイッチ12に2つのスイ
ッチ12a,12bを設けた理由は、前述した制御パラ
メータにおいて、例えば、スケール比の変更、感度の変
更を行う時にその値の増減を行なわしめることができる
ようにするためである。例えば、スイッチ12aを押す
とスケール比や感度の値を上げることができ、逆に、ス
イッチ12bを押すとスケール比や感度の値を下げるこ
とができる。
Here, the reason why the two switches 12a and 12b are provided on the foot switch 12 is that the above-mentioned control parameters can be increased or decreased when the scale ratio or the sensitivity is changed, for example. This is so that it can be done. For example, pressing the switch 12a can increase the values of the scale ratio and the sensitivity, and conversely, pressing the switch 12b can decrease the values of the scale ratio and the sensitivity.

【0058】制御装置11の電源を立ち上げると、図7
の(b)に示すメニューがHMD9の画面の端(図7の
(a)参照)に表示される。この時、フットスイッチ1
2の例えばスイッチ12aを踏むと、メニュー上のカー
ソルが下方に移動する。また、スイッチ12bを踏む
と、メニュー上のカーソルが上方に移動する。フットス
イッチ12を2度連続的に踏むと、カーソルが位置する
メニューの部位が選択される。
When the power of the control unit 11 is turned on, FIG.
The menu shown in (b) is displayed on the edge of the screen of the HMD 9 (see (a) in FIG. 7). At this time, foot switch 1
When the switch 2a of 2, for example, is depressed, the cursor on the menu moves downward. When the switch 12b is stepped on, the cursor on the menu moves upward. When the foot switch 12 is continuously stepped twice, the part of the menu where the cursor is located is selected.

【0059】マスタースレーブモードに入るために、術
者がHMD9を頭部に搭載し、マスターアーム8を持っ
てフットスイッチ12を2度踏んだということで、以
後、話を進めることとする。
In order to enter the master-slave mode, the operator mounts the HMD 9 on the head, holds the master arm 8, and steps on the foot switch 12 twice, so that the following discussion will be made.

【0060】マスタースレーブモードにおいて、術者が
図4の(a)に示すようにマスターアーム8の先端に設
定された座標系のz軸を点線方向に移動させると、スレ
ーブ(処置用)アーム5も図4の(b)に示すようにそ
のz軸が点線上に沿って移動するようになっている。要
するに、マスターアーム8の先端のベクトルMの動きに
追従してスレーブアーム5のベクトルSが同じ動きをす
る。
In the master-slave mode, when the operator moves the z-axis of the coordinate system set at the tip of the master arm 8 in the dotted line direction as shown in FIG. 4A, the slave (treatment) arm 5 Also, as shown in FIG. 4B, the z axis moves along the dotted line. In short, the vector S of the slave arm 5 follows the same movement as the vector M at the tip of the master arm 8.

【0061】こうした動作を可能ならしめるために、マ
イクロコントローラ11a側で前述した座標変換が行な
われる。これによって、例えば、マスターアーム8の方
向を図4の(a)中のY方向に移動させた場合には、処
置具4が図4の(b)中のY方向に向き、且つ、マスタ
ーアーム8の移動量と同じ移動量となるように処置具4
の先端部が湾曲し且つスレーブ(処置用)アーム5が移
動する。図4中に示されている対応では、スケール比を
0.5としているため、マスターアーム8の移動量の半
分の移動量でスレーブアーム5が移動する。
In order to enable such operation, the above-mentioned coordinate conversion is performed on the side of the microcontroller 11a. Thereby, for example, when the direction of the master arm 8 is moved in the Y direction in FIG. 4A, the treatment tool 4 is oriented in the Y direction in FIG. 8 so that the movement amount is the same as the movement amount of 8
The tip of the arm is curved and the slave (treatment) arm 5 moves. In the correspondence shown in FIG. 4, since the scale ratio is 0.5, the slave arm 5 moves with a movement amount that is half the movement amount of the master arm 8.

【0062】処置用マニピュレータにおける前述した動
作と同様に、観察用マニピュレータにおいても、頭部に
取り付けたHMD9の動作に追従して観察用アーム7と
スコープ6とが動作する。例えば、HMD9を図5の
(a)に示すPの地点から点線に沿ってQの地点まで動
かした場合(この動作は、術者が前方に向けて前進する
場合に相当する。)、スレーブ側のスコープ6は、図5
の(b)に示すS地点から点線に沿ってT地点まで移動
する。
In the observation manipulator, the observation arm 7 and the scope 6 operate following the operation of the HMD 9 attached to the head, similarly to the above-described operation of the treatment manipulator. For example, when the HMD 9 is moved from the point P shown in FIG. 5A to the point Q along the dotted line (this operation corresponds to the case where the operator advances forward), the slave side. Scope 6 of Figure 5
Move from point S shown in (b) to point T along the dotted line.

【0063】以上説明したように、術者によるマスター
アーム8の操作と術者の頭部の動きとに追従して、スレ
ーブ側のマニピュレータ5,7が各々動作するようにな
っている。
As described above, the manipulators 5 and 7 on the slave side are operated according to the operation of the master arm 8 by the operator and the movement of the head of the operator.

【0064】前述した座標変換を行なう際、マイクロコ
ントローラ11a側で初めの座標系を定義する必要があ
る。以下、これについて説明する。例えば、図4の
(a)のXYZ座標系を基準にxyz座標系がどの位移
動したか(相対的移動量)を座標変換処理して処置用ス
レーブマニピュレータを動作させる。ここでは、マスタ
ースレーブモードがONになった時点のマスターアーム
8の先端での位置・姿勢をマスターアーム8の基準座標
系に設定し、処置用スレーブマニピュレータの先端部の
現在の位置・姿勢を処置用スレーブマニピュレータの基
準座標系に設定してある。そして、マスターアーム8の
基準座標系からの移動量をスレーブマニピュレータの移
動量に反映させる動作を行なう。これは、ロボット用語
で表現すると、マスターアーム8のメカニカルインター
フェイス座標系の動作と処置用スレーブマニピュレータ
のメカニカルインターフェイス座標系の動作とを対応さ
せるということである。この方法によれば、マスターア
ーム8の基準座標系を任意に設定することが可能となる
ため、任意の場所からマスターアーム8によるマスター
スレーブ動作を行なわせることが可能となる。
When performing the above-mentioned coordinate conversion, it is necessary to define the initial coordinate system on the microcontroller 11a side. This will be described below. For example, the treatment slave manipulator is operated by performing coordinate conversion processing on how much the xyz coordinate system has moved (relative movement amount) with reference to the XYZ coordinate system of FIG. Here, the position / orientation at the tip of the master arm 8 when the master-slave mode is turned on is set in the reference coordinate system of the master arm 8, and the current position / orientation of the tip of the treatment slave manipulator is treated. It is set to the reference coordinate system of the slave manipulator. Then, the movement amount of the master arm 8 from the reference coordinate system is reflected in the movement amount of the slave manipulator. Expressed in robot terms, this means that the operation of the mechanical interface coordinate system of the master arm 8 and the operation of the mechanical interface coordinate system of the treatment slave manipulator are associated with each other. According to this method, the reference coordinate system of the master arm 8 can be arbitrarily set, so that the master-slave operation by the master arm 8 can be performed from an arbitrary place.

【0065】図8の(a)の実線の形状は、マスタース
レーブモードをONした時点におけるマスターアーム8
の形状を示している。また、点線の形状は、一点破線で
描かれた線上に沿って図中+Z方向にマスターアーム8
の先端座標系xyzを移動させた時のマスターアーム8
の形状を示している。なお、マスタースレーブモードO
N時には、処置用スレーブマニピュレータ側は図8の
(b)の(1)に示された形状となっている。
The shape of the solid line in FIG. 8A is the shape of the master arm 8 when the master-slave mode is turned on.
Shows the shape of. The shape of the dotted line is the master arm 8 in the + Z direction in the figure along the line drawn by the dashed line.
Master arm 8 when moving the tip coordinate system xyz of
Shows the shape of. Master-slave mode O
At the time of N, the treatment slave manipulator side has the shape shown in (1) of FIG. 8B.

【0066】今、図8の(b)において、マスターアー
ム8の先端をPM の位置からQM の位置に移動させた
時、処置用スレーブマニピュレータが図8の(b)の
(1)のスレーブ先端位置PS から図8の(b)の
(2)のスレーブ先端位置QS に移動したとする。ここ
で、図8の(a)に点線で示されるようにマスターアー
ム8の先端位置がQM の位置に到達すると、マスターア
ーム8は機構的な制限により+Z方向にこれ以上進めな
くなる。そのため、図8の(b)の(3)に示したスレ
ーブ先端位置RS までスレーブマニピュレータを移動さ
せることができなくなる。こうした不都合を解消するた
め、一度マスタースレーブモードをOFFにする。マス
タースレーブモードをOFFにした後、マスターアーム
8を、点線で示されている形状(先端位置QM )から、
図8の(a)中の矢印−Z方向に移動させて、実線で描
かれている実線の形状に戻す。つまり、マスターアーム
8の先端位置をPM に戻す。
Now, in FIG. 8B, when the tip of the master arm 8 is moved from the position P M to the position Q M , the treatment slave manipulator moves to the position shown in FIG. and moved from the slave tip position P S to the slave end position Q S (2) of (b) Fig. Here, when the tip position of the master arm 8 reaches the position of Q M as shown by the dotted line in FIG. 8A, the master arm 8 cannot move further in the + Z direction due to a mechanical limitation. Therefore, the slave manipulator cannot be moved to the slave tip position R S shown in (3) of FIG. 8B. In order to eliminate such inconvenience, the master-slave mode is turned off once. After turning off the master-slave mode, move the master arm 8 from the shape (tip position Q M ) indicated by the dotted line to
It moves in the arrow-Z direction in FIG. 8A to restore the shape of the solid line drawn by the solid line. That is, the tip position of the master arm 8 is returned to P M.

【0067】マスターアーム8の先端位置をPM に戻し
たら、再度、マスタースレーブモードをONにし、マス
ターアーム8を点線で示す形状になるように移動させ
る。すなわち、マスターアーム8の先端位置をPM から
M まで一点破線に沿って移動させる。この時、処置用
スレーブマニピュレータ側は、図8の(b)の(2)の
状態から、(3)の状態になる(スレーブ側の処置具4
の先端位置がQS からRS に移動する)。
When the tip position of the master arm 8 is returned to P M , the master-slave mode is turned on again and the master arm 8 is moved so as to have the shape shown by the dotted line. That is, the tip position of the master arm 8 is moved from P M to Q M along the dashed line. At this time, the treatment slave manipulator side is changed from the state (2) in FIG. 8B to the state (3) (the treatment tool 4 on the slave side).
The tip position of moves from Q S to R S ).

【0068】以上説明したように、本システムでは、マ
スターアーム8の先端位置と処置用スレーブマニピュレ
ータの先端位置との対応を相対的な移動量で動作させて
いるため、マスターアーム8を任意の位置から動作させ
てマスタースレーブモードを行なわせ、マスターアーム
8の動作的な制限を無くすことができる。また、この方
法によれば、術者が操作している最中にマスターアーム
8が無理な体勢になったとしても、その時点でマスター
スレーブモードをOFFにしてやれば、術者が操作しや
すい位置にマスターアーム8を設定し直すことができる
ため、操作性が向上する。
As described above, in the present system, since the correspondence between the tip position of the master arm 8 and the tip position of the treatment slave manipulator is operated by the relative movement amount, the master arm 8 is moved to an arbitrary position. It is possible to eliminate the operational limitation of the master arm 8 by causing the master arm 8 to operate in the master-slave mode. Further, according to this method, even if the master arm 8 is in an unnatural posture during the operation by the operator, if the master-slave mode is turned off at that time, the operator can easily operate the position. Since the master arm 8 can be reset, the operability is improved.

【0069】次に、術中に制御パラメータを変換する方
法について具体的に説明する。例えば、所望の部位を観
察するために術者が頭を動かして体腔内を探り、目的部
位が確認されたとする。その後、処置具によって、実際
に処置を行なうわけであるが、観察におけるスケール
は、体腔内を全体的に見回しながら所望部位にアプロー
チしていく必要から、ある程度大きくても構わないが、
処置を行なう場合にはこのスケール比を小さくする方が
良い場合がある。例えば、一般的には、処置を行なう目
的部位は患者の体腔内のほんの一部であることが少なく
なく、マスターアーム8が僅かに移動しても、処置具4
の移動量は目的部位に対して相当な量となる可能性があ
る。これによって、処置具4が処置すべきでない部位に
まで移動する可能性があり、正常な部位に損傷を与える
可能性がある。
Next, a method for converting the control parameter during the operation will be specifically described. For example, it is assumed that the operator moves his head to search the inside of the body cavity to observe a desired portion, and the target portion is confirmed. After that, the treatment is actually performed by the treatment tool, but the scale in observation may be somewhat large because it is necessary to approach the desired site while looking around the body cavity as a whole,
It may be better to reduce this scale ratio when performing treatment. For example, in general, the target site to be treated is often only a part of the body cavity of the patient, and even if the master arm 8 slightly moves, the treatment tool 4 may be used.
The amount of movement may be considerable with respect to the target site. As a result, the treatment tool 4 may move to a site that should not be treated, and may damage a normal site.

【0070】そこで、目的部位への観察用アーム7の位
置決めをほぼ終えた後で、一度フットスイッチ12を踏
んで、マスタースレーブモードをOFFにする。OFF
にした後は、図7の(a)に示すAの部分に、図7の
(b)のようなスケール比を変更するメニューが表示さ
れる。
Therefore, after the positioning of the observing arm 7 to the target portion is almost completed, the foot switch 12 is once stepped on to turn off the master-slave mode. OFF
After that, a menu for changing the scale ratio as shown in FIG. 7B is displayed in the portion A shown in FIG. 7A.

【0071】スケール比は、例えば、術者がフットスイ
ッチ12のスイッチ12aを踏めばUPし、スイッチ1
2bを踏めばDOWNする。フットスイッチ12を踏む
と、HMD9の表示部に表示された図7の(b)の画面
中の矢印部分(UPおよびDOWNのカーソル)が点滅
するようになっている。この時のスケール比の変化量
(分解能)については、予めセットアップ時に設定して
おくことで、任意のスケール比分解能が得られる。この
方法によれば、スケール比の変換がフットスイッチ12
を使用することによって可能となるので、術者は術中に
いつでも任意にスケール比を換えることができる。スケ
ール比の変換設定が終わり、再度マスタースレーブモー
ドのONを行なう場合には、フットスイッチを連続的に
2度踏めばよい。
The scale ratio is turned up by, for example, an operator pressing the switch 12a of the foot switch 12, and the switch 1
If you step on 2b, you will go down. When the foot switch 12 is stepped on, the arrow portion (UP and DOWN cursors) in the screen of FIG. 7B displayed on the display unit of the HMD 9 blinks. The change amount (resolution) of the scale ratio at this time is set in advance at the time of setup, so that an arbitrary scale ratio resolution can be obtained. According to this method, conversion of the scale ratio is performed by the foot switch 12
Since it becomes possible by using, the operator can arbitrarily change the scale ratio at any time during the operation. When the master-slave mode is turned on again after the scale ratio conversion setting is completed, the foot switch may be stepped on twice continuously.

【0072】マスタスーレーブモードの終了は、キーボ
ード13の任意に設定されたキーを押すことによって行
なわれる。例えば、Qキーなどが一般的に割り当てられ
る。術者が実際にマスタースレーブモードをOFFにす
るための作業手順としては、フットスイッチ12によっ
て、一度マスタースレーブモードをOFFにする。これ
によって、手術用スレーブマニピュレータへの指令が出
力されなくなるため、術者がキーボード13を操作する
ために移動してもスレーブマニピュレータが動作しな
い。したがって、術者がキーボード13を操作するため
に制御装置11に近づいてキーボード13のQキーを押
せば、マスタースレーブ制御プログラムが終了する。終
了後は、そのまま、制御プログラムを終了させても良い
し、パラメータを変更させて(フットスイッチ12での
操作設定をスケール比から感度に変更する。)、再度マ
スタースレーブモードを行なっても構わない。
The master slave mode is terminated by pressing an arbitrarily set key on the keyboard 13. For example, the Q key is generally assigned. As a work procedure for the operator to actually turn off the master-slave mode, the foot-switch 12 once turns off the master-slave mode. As a result, a command is not output to the surgical slave manipulator, so that the slave manipulator does not operate even when the operator moves to operate the keyboard 13. Therefore, when the operator approaches the control device 11 to operate the keyboard 13 and presses the Q key of the keyboard 13, the master-slave control program ends. After the end, the control program may be ended as it is, or the parameter may be changed (the operation setting of the foot switch 12 is changed from the scale ratio to the sensitivity) and the master-slave mode may be performed again. .

【0073】以上説明したように、本実施例の手術用マ
ニピュレータシステムによれば、スコープ6と処置具4
のスケール比等の制御パラメータを任意に変更すること
ができるため、操作性が良好となる。つまり、操作者の
操作手段の働きに対応して動作する手術器械の動作量
を、術者の使用し易い動作量に対応させることができる
ため、操作性が良好となる。
As described above, according to the surgical manipulator system of this embodiment, the scope 6 and the treatment tool 4 are used.
Since the control parameters such as the scale ratio of can be arbitrarily changed, the operability is improved. In other words, the amount of movement of the surgical instrument that operates in accordance with the operation of the operator's operation means can be made to correspond to the amount of movement that is easy for the operator to use, and therefore the operability is good.

【0074】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。第1の実施例では観察用マニピュレータで大まか
な位置決めを行ない、処置用マニピュレータで微小な位
置決め操作を行なうようにしたが、この第2の実施例で
は、第1の実施例と同様なシステム構成において、観察
用および処置用のマニピュレータのスケール比を独立に
変更できるようにしたものである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the rough positioning is performed by the observation manipulator and the fine positioning operation is performed by the treatment manipulator. However, in the second embodiment, the system configuration similar to that of the first embodiment is adopted. The scale ratio of the manipulators for observation and treatment can be changed independently.

【0075】これは、階層メニューを使用することによ
り実現可能である。例えば、フットスイッチ12を3度
連続的に踏む場合には上位の階層メニューに戻り、2度
踏んだ時には下位の階層メニューに移行し、1度踏む場
合には現在のメニューのカーソルの選択を行なうといっ
た具合に設定しておく。これによって、フットスイッチ
12で観察用と処置用のマニピュレータのスケール比の
変更を独立して行なうことができる。このことを一連の
作業例で示すと、以下のようになる。
This can be achieved by using a hierarchical menu. For example, when the foot switch 12 is continuously depressed three times, the menu returns to the upper hierarchical menu, and when the pedal is depressed twice, the lower hierarchical menu is displayed. When the foot switch 12 is depressed once, the cursor of the current menu is selected. And so on. Thereby, the foot switch 12 can independently change the scale ratio of the manipulator for observation and the manipulator for treatment. This is shown below as a series of working examples.

【0076】マスタースレーブモードを入力する時は、
2つのフットスイッチ12a,12bのどちらか一方を
3度連続的に踏む。踏んだ後は、図7の(a)に示すA
の部分に図7の(e)に示すメニューが表示される。こ
の後、術者がマスタースレーブモードによって、観察・
処置を行なうわけであるが、途中で処置具4のスケール
比を変更させたい場合、フットスイッチ12a,12b
のどちらか一方を一度踏むようにする。フットスイッチ
を踏むと、図7の(b)に示すメニューが図7の(e)
に示すメニューの下にポップアップメニューのように表
示される(図7の(f)参照)。このような表示がなさ
れた後、フットスイッチ12aを断続的に踏むとスケー
ル比がUPし、12bを断続的に踏むとスケール比がD
OWNする。
When inputting the master-slave mode,
One of the two foot switches 12a and 12b is continuously depressed three times. After stepping on, A shown in FIG.
The menu shown in (e) of FIG. After this, the surgeon observes and
Although the treatment is performed, when it is desired to change the scale ratio of the treatment instrument 4 on the way, the foot switches 12a and 12b are used.
Be sure to step on one of the two once. When the foot switch is stepped on, the menu shown in FIG. 7B is displayed in FIG. 7E.
It is displayed like a pop-up menu below the menu shown in (see (f) of FIG. 7). After such a display is made, if the foot switch 12a is intermittently stepped on, the scale ratio is increased, and if the foot switch 12a is intermittently stepped on, the scale ratio is D.
OWN.

【0077】所望のスケール比が選択された後、フット
スイッチ12a,12bのどちらか一方を2度連続的に
踏むと、ポップアップされていた図7の(b)に示すメ
ニューが閉じられ、もとの図7の(e)に示すメニュー
のみが表示される。これによって、任意にポップアップ
メニューの画面呼び出しおよび画面消去が可能となる。
また、制御装置11の電源を立ち上げた時のメニュー
(図7の(c)参照)に戻り、マスタースレーブモード
のみならず、教示モード、再生モードおよびパラメータ
の変更を行なうことが可能となる。
After the desired scale ratio is selected, if one of the foot switches 12a and 12b is continuously depressed twice, the pop-up menu shown in FIG. 7B is closed, and the original Only the menu shown in FIG. 7E is displayed. As a result, it is possible to call the screen of the popup menu and erase the screen.
Further, returning to the menu (see (c) of FIG. 7) when the power of the control device 11 is turned on, not only the master / slave mode but also the teaching mode, the reproduction mode and the parameters can be changed.

【0078】以上のような方法によれば、処置用および
観察用のマニピュレータのスケール比を任意にかつ独立
して設定することが可能となるため、第1の実施例より
も更に操作性が向上することは言うまでもない。
According to the above method, the scale ratio of the manipulator for treatment and the scale for observation can be set arbitrarily and independently, so that the operability is further improved as compared with the first embodiment. Needless to say.

【0079】次に、本発明の第3の実施例について説明
する。本実施例は、手術中に術者が変わっても、操作者
の操作量に対する不感帯の幅を任意に設定できるように
したものである。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, even if the operator changes during surgery, the width of the dead zone with respect to the operation amount of the operator can be arbitrarily set.

【0080】前述した第1および2の実施例では、マス
タースレーブモードにおいて、スケール比の変更を任意
に行なうことができる例について説明したが、例えば、
途中で術者が変り、観察・処置を行なうような状況も考
えられる。こうした点に着目したのが本実施例である。
In the first and second embodiments described above, an example in which the scale ratio can be arbitrarily changed in the master-slave mode has been described.
It is also possible that the operator changes along the way and observes and treats. This embodiment focuses on these points.

【0081】操作方法は術者によって異なる。そのた
め、時として、マスタースレーブ型マニピュレータの操
作がしずらくなることがある。こうした問題は、途中で
術者操作量に対する不感帯の幅(以下、感度という。)
を変更することによって解消される。
The operating method differs depending on the operator. Therefore, the operation of the master-slave type manipulator sometimes becomes difficult to operate. Such a problem is caused by the width of the dead zone (hereinafter referred to as sensitivity) with respect to the amount of operation by the operator.
It is solved by changing.

【0082】以下、感度について観察用マニピュレータ
を例にとって説明する。観察用マニピュレータシステム
では、前述したように、術者の頭部にHMD9を搭載す
ることによって観察を行なうが、HMD9には前述した
ように磁気センサー10が取り付けられている。図6の
(a)に示すように、例えば、術者は自分では何もして
いないつもりでも実際には上下に揺れている場合があ
る。そうした位置変化は磁気センサー10によって感知
され、磁気センサー10からの位置変化情報に基づいて
制御装置11が観察用スレーブマニピュレータを動作さ
せる。
The sensitivity will be described below by taking an observation manipulator as an example. As described above, in the manipulator system for observation, the observation is performed by mounting the HMD 9 on the head of the operator. The magnetic sensor 10 is attached to the HMD 9 as described above. As shown in (a) of FIG. 6, for example, the surgeon may actually shake up and down even though he or she does not intend to do anything. Such a position change is detected by the magnetic sensor 10, and the control device 11 operates the observation slave manipulator based on the position change information from the magnetic sensor 10.

【0083】術者が上下した場合には、観察用スレーブ
マニピュレータは振動するような動きとなり、患者に対
してあまり良くない効果をもたらす。図6の(b)に示
すような横の動きに対しても観察用スレーブマニピュレ
ータの振動が発生する。
When the operator moves up and down, the observing slave manipulator moves in an oscillating manner, which has a bad effect on the patient. Vibration of the slave slave manipulator for observation also occurs in response to the lateral movement as shown in FIG.

【0084】こうした問題を解決するために、制御装置
11のマイクロコントローラ11a内で磁気センサー1
0からの入力値の変化にある閾値を持たせ、この閾値以
上にならないと観察用スレーブマニピュレータが動作し
ないように構成する。これを実現するためには、マイク
ロコントローラ11a内に内蔵されたプログラム内に閾
値判断を行なうフィルタープログラムを挿入する。例え
ば、磁気センサー10の移動量が1mm以上でないと、
観察用スレーブマニピュレータが動作しないようにす
る。
In order to solve these problems, the magnetic sensor 1 is incorporated in the microcontroller 11a of the controller 11.
A change in the input value from 0 has a threshold value, and the observation slave manipulator does not operate unless the threshold value is exceeded. In order to realize this, a filter program for performing threshold value judgment is inserted into the program built in the microcontroller 11a. For example, unless the movement amount of the magnetic sensor 10 is 1 mm or more,
Prevent the slave manipulator for observation from operating.

【0085】具体的なものとして簡単なフィルタープロ
グラムを以下に示す。すなわち、このプログラムでは、
磁気センサー10からのデータを取り込み、前回取り込
んだデータとの差分をとる処理が行なわれる。これによ
って、相対的移動量が計算される。この計算値を予め決
められた定数(感度)と比較し、計算値が前記定数より
大きい値になった場合には、移動量分(相対的移動量)
をDSP11bに位置指令として送ってスレーブ動作を
行なわせ、計算値が前記定数以下の値であれば、DSP
11bに位置指令を送らない。このようなフィルタープ
ログラムをマイクロコントローラ11a内に内蔵されて
いるプログラムにサブルーチンとして付加することによ
り、簡単に感度調整を行なうことができる。
A simple filter program is shown below as a concrete example. That is, in this program,
The process of taking in the data from the magnetic sensor 10 and taking the difference from the previously taken in data is performed. Thereby, the relative movement amount is calculated. This calculated value is compared with a predetermined constant (sensitivity), and when the calculated value exceeds the constant, the amount of movement (relative movement)
Is sent to the DSP 11b as a position command to perform slave operation, and if the calculated value is less than the above constant, the DSP is
No position command is sent to 11b. By adding such a filter program as a subroutine to the program contained in the microcontroller 11a, the sensitivity can be easily adjusted.

【0086】このような方法によれば、術中に術者が途
中で変わった場合でも、術者に合った任意の感度に変更
することができる。この時の操作は、前述した第1およ
び第2の実施例と同様、フットスイッチ12のON/O
FF操作でマスタースレーブモードをON/OFFさせ
て、HMD9の画面上の端に感度に対応するメニューを
表示させれば良い。このメニューは、図7の(b)およ
び図7の(e)に示されている表示メニューと同じであ
る。ただ、図7の(b)「SCALE」の文字が「感
度」に、また、図7の(e)の「スケール」の文字が
「感度」という文字にとって代わるだけである。また、
操作方法についても、第1および第2の実施例で述べた
スケール変換方法と同様である。なお、ここでは観察用
マニピュレータの場合の感度変更について説明したが、
処置用マニピュレータの場合でも、同様な感度調整が行
なえる。
According to such a method, even if the operator changes during the operation, the sensitivity can be changed to an arbitrary sensitivity suitable for the operator. The operation at this time is ON / O of the foot switch 12 as in the first and second embodiments described above.
The master / slave mode may be turned ON / OFF by the FF operation, and a menu corresponding to the sensitivity may be displayed at the edge on the screen of the HMD 9. This menu is the same as the display menu shown in FIGS. 7B and 7E. However, the character “SCALE” in FIG. 7B is replaced by the word “sensitivity”, and the character “scale” in FIG. 7E is replaced by the word “sensitivity”. Also,
The operation method is also the same as the scale conversion method described in the first and second embodiments. In addition, here, the sensitivity change in the case of the manipulator for observation was explained,
Similar sensitivity adjustment can be performed in the case of the treatment manipulator.

【0087】以上説明したように、本実施例によれば、
術中に途中で術者が変わるようなことがあっても、マス
タースレーブモードにおいて、感度を任意に変えられる
ため、術者に合ったマスタースレーブ動作を行なわせる
ことができる。
As described above, according to this embodiment,
Even if the operator changes during the operation, the sensitivity can be arbitrarily changed in the master-slave mode, so that the master-slave operation suitable for the operator can be performed.

【0088】次に、本発明の第4の実施例について説明
する。本実施例は、術者の操作量に制限を持たせ、予め
設定された制限量を超えた場合に、手術器械を任意の手
術器械拘束条件にしたがって拘束するようにしたもので
ある。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the operation amount of the operator is limited, and the surgical instrument is restrained according to an arbitrary surgical instrument restraint condition when a preset limit amount is exceeded.

【0089】第1の実施例の構成においては、操作入力
手段としてのマスターアーム8や磁気センサー10をあ
まり早く動かすと、患者に対して危害を加える可能性が
ある。これは、本システムが操作者の操作する入力手段
からの情報を忠実に手術器械(処置具4及びスコープ
6)に伝達させるためである。
In the configuration of the first embodiment, if the master arm 8 or the magnetic sensor 10 as the operation input means is moved too early, there is a possibility that the patient may be injured. This is because the system faithfully transmits information from the input means operated by the operator to the surgical instrument (the treatment instrument 4 and the scope 6).

【0090】そのため、本実施例では、操作者が意図し
ない不要な動作を処置具4及びスコープ6に認識させな
いようにしてある。例えば、過大な速度情報が入力され
た場合にはその情報を無視するような処理を行なわせて
いる。これは、マイクロコントローラ11a内部で速度
・位置に対してリミッタを設けてあり、そのリミッタ値
を超えたら、アラーム音を出しながら、スレーブ動作を
一時停止させるようにプログラムが構成されてある。な
お、一時停止だけではなく、前記異常処理と同様に、入
力手段(マスターアーム8及び磁気センサー10)があ
まりにも過大な速度で動作した場合には、制御プログラ
ムを自動的に終了させても構わない。
Therefore, in this embodiment, the treatment tool 4 and the scope 6 are prevented from recognizing unnecessary movements that the operator does not intend. For example, when excessive speed information is input, the information is ignored. This is provided with a limiter for the speed / position inside the microcontroller 11a, and when the limiter value is exceeded, a program is configured to temporarily stop the slave operation while making an alarm sound. In addition to the temporary stop, the control program may be automatically terminated when the input unit (the master arm 8 and the magnetic sensor 10) operates at an excessively high speed as in the case of the abnormality processing. Absent.

【0091】また、過大な速度情報が入力された場合で
も、入力手段からの位置は磁気センサーインターフェイ
ス11dやアップダウンカウンタ11e内に保存されて
いるため、スレーブマニピュレータを一時停止させた後
に一定の速度でその絶対位置に自動的にスレーブマニピ
ュレータが移動するようにしておけば、マスター側の過
速度操作を行っても、絶対的な位置のずれが生じること
はない。
Further, even if excessive speed information is input, the position from the input means is stored in the magnetic sensor interface 11d or the up / down counter 11e, so the speed is kept constant after the slave manipulator is temporarily stopped. Then, if the slave manipulator is automatically moved to the absolute position, even if the master side overspeed operation is performed, the absolute position shift does not occur.

【0092】このような構成では、操作手段から過大な
速度情報が入力されたことを操作者に音で知らせるよう
にすると、操作上都合が良い。無論、音に限らず、光や
操作者に感ずる振動等を発生させるようにしても良い。
In such a configuration, it is convenient for operation if the operator is notified by sound that excessive speed information has been input from the operating means. Needless to say, not only sound but also light or vibration felt by the operator may be generated.

【0093】以上説明したように、本実施例によれば、
操作者の意図しない動作が生じても、患者に危害を加え
るような動作を手術器械に行なわせないようにすること
ができる。したがって、患者への安全性を向上させるこ
とができる。
As described above, according to this embodiment,
Even if an operation unintended by the operator occurs, the surgical instrument can be prevented from performing an operation that may harm the patient. Therefore, the safety to the patient can be improved.

【0094】次に、本発明の第5の実施例について説明
する。前述した第1及び第2の実施例では、操作手段
(マスターアーム8及び磁気センサー10)からの情報
量と手術器械(処置具4及びスコープ6)の動作に反映
させる情報量との比を変化させることによって、操作性
の向上を図ったが、例えば、操作者が常に決まった人で
あり、術式のパターンも一定であれば、第1及び第2の
実施例で示したように任意にスケール比を変える必要も
なくなる場合がある。例えば、手術部位に対しての位置
決めをおおまかに行ない、その後、細かい作業を行うた
めに手術器械を細かく操作するといった場合等がそれで
ある。
Next explained is the fifth embodiment of the invention. In the above-described first and second embodiments, the ratio of the amount of information from the operating means (the master arm 8 and the magnetic sensor 10) to the amount of information reflected in the operation of the surgical instrument (the treatment tool 4 and the scope 6) is changed. By doing so, the operability was improved, but for example, if the operator is always a fixed person and the pattern of the operative method is also constant, as shown in the first and second embodiments, it is possible to arbitrarily It may be unnecessary to change the scale ratio. For example, this is the case where the positioning is roughly performed with respect to the surgical site, and then the surgical instrument is finely operated in order to perform a detailed work.

【0095】この場合、第1及び第2の実施例で示した
ように、フットスイッチ12を数回踏んでスケール比を
任意に設定するといった作業を行なわなくても対応でき
る。例えば、フットスイッチ12を1回押すと大まかな
動作を行なう祖動、フットスイッチを2回連続して踏む
と細かい動作を行なう微動というように、祖動・微動の
切り換えが行なえるようにするだけで良い。また、祖動
・微動時のスケール比は、予め制御装置11内のマイク
ロコントローラ11aの記憶手段に入力させても良い
し、キーボード13から任意の値を予め設定しておくよ
うにしても良い。
In this case, as shown in the first and second embodiments, this can be dealt with without performing the work of stepping the foot switch 12 several times to arbitrarily set the scale ratio. For example, when the foot switch 12 is pressed once, a rough movement is performed, and when the foot switch is stepped twice in succession, a fine movement is performed. Therefore, it is possible to switch between the fine movement and the fine movement. Good. Further, the scale ratio at the time of the seizure / fine movement may be input in advance to the storage means of the microcontroller 11a in the control device 11, or may be set to an arbitrary value in advance from the keyboard 13.

【0096】このような方法によれば、祖動・微動の切
り換えのみを行なうだけで済むため、システムの操作が
非常にし易くなる。なお、以上説明してきた態様によ
り、以下の項で示す各種の構成が得られる。
According to such a method, since it is only necessary to switch between the spontaneous movement and the fine movement, it becomes very easy to operate the system. In addition, according to the aspect described above, various configurations shown in the following sections can be obtained.

【0097】1.生体内組織部位の観察と処置の少なく
とも一方を行なう手術用マニピュレータと、この手術用
マニピュレータを操作するための操作手段と、この操作
手段からの操作情報に基づいて前記手術用マニピュレー
タの動作を制御する制御手段と、前記手術用マニピュレ
ータの制御動作を行なうために必要な制御パラメータを
任意に変化させることができるパラメータ可変手段とを
具備することを特徴とする手術用マニピュレータシステ
ム。
1. A surgical manipulator for performing at least one of observation and treatment of an in-vivo tissue site, operating means for operating the operating manipulator, and controlling operation of the operating manipulator based on operation information from the operating means. A surgical manipulator system comprising: a control means; and a parameter varying means capable of arbitrarily changing a control parameter required for controlling the operation of the surgical manipulator.

【0098】2.前記制御パラメータの1つが、前記操
作手段における操作量と手術用マニピュレータの移動量
とのスケール比であることを特徴とする第1項に記載の
手術用マニピュレータシステム。
2. The manipulator system for surgery according to claim 1, wherein one of the control parameters is a scale ratio between an operation amount of the operation means and a movement amount of the surgery manipulator.

【0099】3.前記制御パラメータの1つが、前記操
作手段における操作量に対する不感帯の幅であることを
特徴とする第1項に記載の手術用マニピュレータシステ
ム。 4.前記操作手段がマスターマニピュレータであること
を特徴とする第1項に記載の手術用マニピュレータシス
テム。
3. The manipulator system for surgery according to the first aspect, wherein one of the control parameters is a width of a dead zone with respect to an operation amount of the operation means. 4. The manipulator system for surgery according to item 1, wherein the operating means is a master manipulator.

【0100】5.前記操作手段が位置検知センサーであ
ることを特徴とする第1項に記載の手術用マニピュレー
タシステム。 6.前記位置検知センサーが磁気センサーであることを
特徴とする第5項に記載の手術用マニピュレータシステ
ム。
5. The manipulator system for surgery according to the first aspect, wherein the operating means is a position detection sensor. 6. The manipulator system for surgery according to claim 5, wherein the position detection sensor is a magnetic sensor.

【0101】7.前記位置検知センサーが超音波センサ
ーであることを特徴とする第5項に記載の手術用マニピ
ュレータシステム。 8.前記位置検知センサーが歪ゲージセンサーであるこ
とを特徴とする第5項に記載の手術用マニピュレータシ
ステム。
7. The manipulator system for surgery according to claim 5, wherein the position detection sensor is an ultrasonic sensor. 8. The manipulator system for surgery according to claim 5, wherein the position detection sensor is a strain gauge sensor.

【0102】9.前記位置検知センサーが圧力センサー
であることを特徴とする第5項に記載の手術用マニピュ
レータシステム。 10.前記位置検知センサーが光センサーであることを
特徴とする第5項に記載の手術用マニピュレータシステ
ム。
9. The manipulator system for surgery according to claim 5, wherein the position detection sensor is a pressure sensor. 10. The manipulator system for surgery according to claim 5, wherein the position detection sensor is an optical sensor.

【0103】11.前記光センサーがCCDであること
を特徴とする第5項に記載の手術用マニピュレータシス
テム。 12.前記手術用マニュピレータが手術器械を有してい
ることを特徴とする第1項に記載の手術用マニピュレー
タシステム。
11. The manipulator system for surgery according to claim 5, wherein the optical sensor is a CCD. 12. The surgical manipulator system according to claim 1, wherein the surgical manipulator has a surgical instrument.

【0104】13.前記手術用器械が内視鏡であること
を特徴とする第12項に記載の手術用マニピュレータシ
ステム。 14.前記手術用器械が湾曲機能付き内視鏡であること
を特徴とする第12項に記載の手術用マニピュレータシ
ステム。
13. 13. The surgical manipulator system according to claim 12, wherein the surgical instrument is an endoscope. 14. Item 13. The surgical manipulator system according to Item 12, wherein the surgical instrument is an endoscope with a bending function.

【0105】15.前記手術用器械が処置具であること
を特徴とする第12項に記載の手術用マニピュレータシ
ステム。 16.前記手術用器械が湾曲機能付き処置具であること
を特徴とする第12項に記載の手術用マニピュレータシ
ステム。
15. 13. The manipulator system for surgery according to claim 12, wherein the surgical instrument is a treatment tool. 16. Item 13. The surgical manipulator system according to Item 12, wherein the surgical instrument is a treatment tool with a bending function.

【0106】17.前記手術用器械は、内視鏡と処置具
とを一体に構成して成ることを特徴とする第12項に記
載の手術用マニピュレータシステム。 18.手術用器械の動作を微動・粗動に切り換える切換
手段が設けられていることを特徴とする第12項に記載
の手術用マニピュレータシステム。
17. 13. The surgical manipulator system according to claim 12, wherein the surgical instrument is configured by integrally forming an endoscope and a treatment tool. 18. 13. The surgical manipulator system according to claim 12, further comprising switching means for switching the operation of the surgical instrument between fine movement and coarse movement.

【0107】19.前記切換手段がフットスイッチであ
ることを特徴とする第18項に記載の手術用マニピュレ
ータシステム。 20.前記切換手段は、操作者が把持する前記操作手段
の把持部の近傍に取り付けられたスイッチであることを
特徴とする第18項に記載の手術用マニピュレータシス
テム。
19. Item 19. The surgical manipulator system according to Item 18, wherein the switching means is a foot switch. 20. Item 19. The surgical manipulator system according to Item 18, wherein the switching unit is a switch attached in the vicinity of a grip portion of the operation unit that is gripped by an operator.

【0108】21.前記操作手段からの情報が予め設定
された上限値を超えた際に前記手術器械を動作させない
ようにするリミット手段が設けられていることを特徴と
する第12項に記載の手術用マニピュレータシステム。
21. 13. The surgical manipulator system according to claim 12, further comprising limit means for preventing the surgical instrument from operating when the information from the operating means exceeds a preset upper limit value.

【0109】22.前記操作手段からの情報が予め設定
された上限値を超えた際にこれを操作者に告知する告知
手段が設けられていることを特徴とする第21項に記載
の手術用マニピュレータシステム。
22. Item 22. The surgical manipulator system according to Item 21, further comprising notification means for notifying an operator of the information from the operation means when the information exceeds a preset upper limit value.

【0110】23.前記告知手段が操作者の聴覚に訴え
ることを特徴とする第22項に記載の手術用マニピュレ
ータシステム。 24.前記告知手段が操作者の視覚に訴えることを特徴
とする第22項に記載の手術用マニピュレータシステ
ム。 25.前記告知手段が操作者に振動を与えることを特徴
とする第22項に記載の手術用マニピュレータシステ
ム。
23. Item 23. The manipulator system for surgery according to Item 22, wherein the notifying unit appeals to the hearing of the operator. 24. Item 23. The manipulator system for surgery according to Item 22, wherein the notifying means appeals to an operator's visual sense. 25. Item 23. The surgical manipulator system according to Item 22, wherein the notifying unit applies vibration to the operator.

【0111】[0111]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の手術用マ
ニピュレータによれば、制御パラメータを術者にとって
操作しやすい状態に変更することができるため、操作性
が向上し、手術時間の短縮を図ることができる。特に、
制御パラメータを術中に様々に変更すれば、手術状況に
合った多種多様の操作を行なうことができ、操作のバリ
エーションが拡大する。また、操作に熟練を要さないか
ら、誤操作によって患者に危害を加えるといったことも
避けられ、患者に対する安全性を十分に確保できるとい
う効果もある。
As described above, according to the surgical manipulator of the present invention, the control parameter can be changed to a state in which it can be easily operated by the operator, so that the operability is improved and the operation time is shortened. Can be planned. In particular,
If the control parameters are variously changed during the operation, various kinds of operations suitable for the surgical situation can be performed, and the variety of operations is expanded. In addition, since the operation does not require skill, it is possible to prevent the patient from being harmed by an erroneous operation, and it is possible to sufficiently secure the safety for the patient.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の手術用マニピュレータシステムのスレ
ーブ側マニピュレータに設けられた処置具およびスコー
プの詳細図である。
FIG. 1 is a detailed view of a treatment tool and a scope provided on a slave side manipulator of a surgical manipulator system of the present invention.

【図2】本発明の手術用マニピュレータシステムの全体
構成図である。
FIG. 2 is an overall configuration diagram of a surgical manipulator system of the present invention.

【図3】フットスイッチからマイクロコントローラに向
かう信号回路を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a signal circuit from a foot switch to a microcontroller.

【図4】処置用のマスター側とスレーブ側のマニピュレ
ータの動作の対応を示す概略図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a correspondence of operations of manipulators on a master side and a slave side for treatment.

【図5】観察用のマスター側とスレーブ側の動作の対応
を示す概略図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a correspondence between operations on the master side and the slave side for observation.

【図6】HMDを頭部に取り付けた術者の頭の動きを説
明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the movement of the head of the operator who has attached the HMD to the head.

【図7】制御パラメータの変更を行なうメニューを示す
図である。
FIG. 7 is a diagram showing a menu for changing control parameters.

【図8】マスター側マニピュレータの操作量の制限を解
消し得る機構を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a mechanism capable of canceling the limitation on the operation amount of the master-side manipulator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4…処置具、5…処置用アーム(手術用マニピュレー
タ)、6…スコープ、7…観察用アーム(手術用マニピ
ュレータ)、8…マスターアーム(操作手段)、9…H
MD(操作手段)、11…制御装置(制御手段)。
4 ... Treatment tool, 5 ... Treatment arm (surgical manipulator), 6 ... Scope, 7 ... Observation arm (surgical manipulator), 8 ... Master arm (operating means), 9 ... H
MD (operating means), 11 ... Control device (control means).

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 生体内組織部位の観察と処置の少なくと
も一方を行なう手術用マニピュレータと、この手術用マ
ニピュレータを操作するための操作手段と、この操作手
段からの操作情報に基づいて前記手術用マニピュレータ
の動作を制御する制御手段と、前記手術用マニピュレー
タの制御動作を行なうために必要な制御パラメータを任
意に変化させることができるパラメータ可変手段とを具
備することを特徴とする手術用マニピュレータシステ
ム。
1. A surgical manipulator for observing and / or treating an in vivo tissue site, operating means for operating the operating manipulator, and the operating manipulator based on operation information from the operating means. A manipulator system for surgery, comprising: a control means for controlling the operation of the surgical manipulator; and a parameter varying means capable of arbitrarily changing a control parameter required for controlling the operation of the surgical manipulator.
JP6208887A 1994-09-01 1994-09-01 Manipulator system for operation Pending JPH0871072A (en)

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JP6208887A JPH0871072A (en) 1994-09-01 1994-09-01 Manipulator system for operation
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