マニピュレータシステムの制御装置、マニピュレータシステム、及びマニピュレータシステムの制御方法
【課題】マニピュレータシステム利用上の手間を省き、使い勝手を向上させるマニピュレータシステムの制御装置、該制御装置を具備するマニピュレータシステム、及びマニピュレータシステムの制御方法を提供すること。
【解決手段】マニピュレータシステムに、次のようなスレーブ制御回路４００を具備させる。スレーブ制御回路４００は、当該マニピュレータシステムの終了時に、その終了態様を示す終了識別情報を生成し、該終了識別情報を記憶し、当該マニピュレータシステムの起動時に、前記終了識別情報を読み出す。
【解決手段】マニピュレータシステムに、次のようなスレーブ制御回路４００を具備させる。スレーブ制御回路４００は、当該マニピュレータシステムの終了時に、その終了態様を示す終了識別情報を生成し、該終了識別情報を記憶し、当該マニピュレータシステムの起動時に、前記終了識別情報を読み出す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばマニピュレータシステムの制御装置、マニピュレータシステム、及びマニピュレータシステムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ロボットを用いた医療処置に係る技術について種々の提案が為されている。特に外科分野においては、多自由度アームを有する多自由度マニピュレータによって患者を処置する医療用マニピュレータシステムについて種々の提案がなされている。例えば、特許文献１には、次のような技術が開示されている。
【０００３】
すなわち、特許文献１には、作業を行う作業部と、操作指令を生成する操作部と、前記操作部の操作指令に基づき前記作業部を駆動するための駆動部と、前記駆動部の駆動力を前記作業部に伝達するための動力伝達機構と、前記操作部の操作指令に基づき前記駆動部を制御する制御部とを備える医療用マニピュレータが開示されている。この医療用マニピュレータでは、前記動力伝達機構が、前記駆動部側にある第１動力伝達部と、前記第１動力伝達部と前記駆動部との間に設けられた減速機と、前記作業部側にあり前記第１動力伝達部と結合分離自在である第２動力伝達部とを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３６８００５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、医療用マニピュレータシステムが強制終了（例えば、非常停止スイッチがオンにされることによる終了や電力供給が突然遮断されることによる終了等；通常の終了処理手順によらない終了）された後に、当該医療用マニピュレータシステムを再起動する際には、当然ながら当該医療用マニピュレータシステムを初期化処理する等の或る種の対応が必要となる。従って、このような場合には、当該医療用マニピュレータシステムの操作者は、前回使用時の終了が強制終了であったのか、正常終了（強制終了以外の終了；通常の終了処理手順による終了）であったのかを知る必要がある。
【０００６】
ここで、特許文献１に開示されている医療用マニピュレータは、前回の終了が強制終了であったかのか正常終了であったのかをユーザが判定可能なように構成されている。具体的には、この判定は、当該医療用マニピュレータの関節部が真っ直ぐな状態で終了しているか否かに基づく判定である。
【０００７】
従って、当該医療用マニピュレータの前回の終了状態が、当該医療用マニピュレータの関節部の状態を明確に判別できる状態ではない場合（例えば当該関節部が僅かに曲がっている場合等）には、前記判定を正確に行うことができない。また、当該医療用マニピュレータの関節部が真っ直ぐであっても、強制終了により終了されている場合もある。
【０００８】
このような事情から、特許文献１に開示されている技術を適用する場合には、当該医療用マニピュレータの使用を終了する度に、その終了態様（強制終了であるのか正常終了であるのか）を別途台帳等により管理する必要がある。従って、当該管理に手間が掛かってしまい、使い勝手が良いとはいえない。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、マニピュレータシステム利用上の手間を省き、使い勝手を向上させるマニピュレータシステムの制御装置、該制御装置を具備するマニピュレータシステム、及びマニピュレータシステムの制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様のマニピュレータシステムの制御装置は、
当該マニピュレータシステムの終了時に、その終了態様を示す終了識別情報を生成する情報生成部と、
前記終了識別情報を記憶する記憶部と、
当該マニピュレータシステムの起動時に、前記終了識別情報を読み出す読み出し部と、
を具備することを特徴とする。
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明の第２の態様のマニピュレータシステムは、
作業を行う作業部と、
操作指令を生成する操作部と、
前記操作部の操作指令に基づいて前記作業部の動作制御を行う制御部と、
を具備し、
前記制御部は、
当該マニピュレータシステムの終了時に、その終了態様を示す終了識別情報を生成する情報生成部と、
前記終了識別情報を記憶する記憶部と、
当該マニピュレータシステムの起動時に、前記終了識別情報を読み出す読み出し部と、
前記読み出し部により読み出された前記終了識別情報と、前記操作部により生成された操作指令と、に基づいて、前記作業部を制御する動作制御部と、
を有する
ことを特徴とする。
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明の第３の態様のマニピュレータシステムの制御方法は、
当該マニピュレータシステムの前回の終了態様を示す終了識別情報を読み込み、
前記終了識別情報に基づいて、前回の終了態様が強制終了であるか否かを判定し、
前回の終了態様が強制終了である場合には、その旨を操作者に提示し、
前記操作者により当該マニピュレータシステムの初期化処理操作が行われたか否かを判定し、
前記初期化処理操作が行われた場合には、当該マニピュレータシステムの初期化処理を行い、
前記初期化処理を行った後、作業を行う作業部の動作制御を開始し、
当該マニピュレータシステムが終了される際に、当該終了の態様を示す終了識別情報を生成して記憶する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、マニピュレータシステム利用上の手間を省き、使い勝手を向上させるマニピュレータシステムの制御装置、該制御装置を具備するマニピュレータシステム、及びマニピュレータシステムの制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る医療用マニピュレータシステムの一構成例を示す図。
【図２】本発明の第１実施形態に係る医療用マニピュレータシステムのスレーブ制御回路による動作制御のフローチャートを示す図。
【図３】本発明の第２実施形態に係る医療用マニピュレータシステムのスレーブ制御回路による動作制御のフローチャートを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る医療用マニピュレータシステムの一構成例を示す図である。本第１実施形態においては、マスタ・スレーブ方式の医療用マニピュレータシステムへの適用例を説明する。
【００１６】
ここで、マスタ・スレーブ方式の医療用マニピュレータシステムとは、マスターアームとスレーブアームとからなる２種のアームを有し、マスターアームの動作に追従させるようにしてスレーブアームを遠隔制御するシステムを指す。
図１に示す医療用マニピュレータシステムは、手術台１００と、スレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄと、スレーブ制御回路４００と、マスターアーム５００ａ，５００ｂと、操作部６００と、入力処理回路７００と、画像処理回路８００と、ディスプレイ９００ａ，９００ｂと、提示部５０Ａ，５０Ｂと、を有する。
【００１７】
前記手術台１００は、観察・処置の対象となる患者１が載置される台である。この手術台１００の近傍には、複数のスレーブアーム２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄが設置されている。なお、スレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄを手術台１００に設置しても良い。
【００１８】
前記スレーブアーム２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄは、それぞれ複数の多自由度関節を有する。スレーブアーム２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄは、各関節を湾曲させることによって、手術台１００に載置された患者１に対してスレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄの先端側（患者１の体腔に近い側）に装着された処置具や観察器具等の各種術具を位置決めする。
【００１９】
これらスレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄの各関節は、各々のアーム内に設けられた動力部によって個別に駆動される。この動力部としては、例えばインクリメンタルエンコーダや減速器等を備えたサーボ機構を有するモータ（サーボモータ）が用いられる。このサーボモータの動作制御は、スレーブ制御回路４００によって行われる。
【００２０】
さらに、スレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄは、各々の先端側に装着される術具２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄを駆動するための複数の動力部も有している。この動力部も例えばサーボモータが用いられ、このサーボモータの動作制御もスレーブ制御回路４００によって行われる。
【００２１】
スレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄの動力部が駆動された場合には、モータの駆動量が位置検出器によって検出される。位置検出器からの検出信号はスレーブ制御回路４００に入力され、この検出信号により、スレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄの駆動量がスレーブ制御回路４００において検出される。
【００２２】
前記術具２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄは、複数の自由度を有する関節部を有し、患者１の体壁に開けられた図示しない挿入孔から患者１の体腔内に挿入される。また、これら術具２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄは、先端部が湾曲駆動及び回転駆動可能なように構成されている。
【００２３】
前記湾曲駆動は、例えば、スレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ内にそれぞれ設けられたサーボモータを駆動させて術具２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄ内に挿通配置されているワイヤを押し引き操作することによって行われる。
【００２４】
前記回転駆動は、例えばスレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ．２００ｄ内にそれぞれ設けられたサーボモータを駆動させて術具２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄ内にそれぞれ設けられた回転機構を作動させたりすることによって行われる。さらに、術具の種類によっては、術具の先端に開閉機構が設けられている。この開閉機構も、例えばスレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄにそれぞれ設けられたサーボモータを駆動させて術具内に挿通配置されたワイヤを押し引き操作することにより作動される。
【００２５】
なお、図１において符号２４０ｅが付されているのは交換用術具であり、上述の術具２４０ａ〜２４０ｄと交換可能に構成されている。このような術具の交換作業は、例えば助手２によって行われる。
本第１実施形態においては、図１に示す４本のスレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄのうち、例えばスレーブアーム２００ａ、２００ｂ、２００ｄが処置用のスレーブアームとして用いられるとする。この場合、これらスレーブアーム２００ａ、２００ｂ、２００ｄには、術具２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｄとして各種の外科手術器具が装着される。
【００２６】
なお、本第１実施形態における外科手術器具とは、例えばメスや鋏やリトラクタ等の、患者１の体内の組織部位に対して処置や操作を行うための術具を言うものとする。また、スレーブアーム２００ｃが観察用のカメラアームとして用いられる場合、スレーブアーム２００ｃには、術具２４０ｃとして各種の観察器具が装着される。本第１実施形態における観察器具とは、電子内視鏡等の、患者１の体内の組織部位を観察するための術具を言うものとする。また、術具の交換作業は、例えば助手２によって行われる。
【００２７】
前記スレーブ制御回路４００は、例えばＣＰＵやメモリ等を有する制御手段である。このスレーブ制御回路４００は、スレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄの制御を行うための所定のプログラムを記憶しており、入力処理回路７００からの制御信号に従って、スレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ及び／又は術具２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄの動作を制御する。
【００２８】
すなわち、スレーブ制御回路４００は、入力処理回路７００からの制御信号に基づいて、操作者３によって操作されたマスターアームの操作対象のスレーブアーム（又は術具）を特定し、該特定したスレーブアーム（又は術具）に操作者３のマスターアームの操作量に対応した動きをさせるために必要な駆動量を演算する。
【００２９】
そして、スレーブ制御回路４００は、算出した駆動量に応じてマスターアームの操作対象のスレーブアームの動作を制御する。この際、スレーブ制御回路４００は、対応したスレーブアームに駆動信号を入力するとともに、対応したスレーブアームの動作に応じて動力部の位置検出器から入力されてくる検出信号に応じて、操作対象のスレーブアームの駆動量が目標の駆動量となるように駆動信号の大きさや極性を制御する。
【００３０】
また、スレーブ制御回路４００は、スレーブアーム２００ｃに装着された観察器具から画像信号が入力されてきた場合には、入力された画像信号を画像処理回路８００に出力することも行う。
さらに、スレーブ制御回路４００は、記憶部４００ｍを備えている。スレーブ制御回路４００は、当該医療用マニピュレータシステムの終了時に、当該時点における各スレーブアーム及び各術具の位置・姿勢に係る情報（以下、位置・姿勢情報と称する）を生成して記憶部４００ｍに書き込む。また、スレーブ制御回路４００は、当該医療用マニピュレータシステムの終了時に、その終了態様を示す情報（以下、終了識別情報と称する）を生成して記憶部４００ｍに書き込む。具体的には、前記終了識別情報とは、例えば強制終了による終了であることを示すフラグまたは正常終了による終了であることを示すフラグである。記憶部４００ｍは、読み取り及び書き込みの両方が可能な記憶デバイスであって、且つ、当該医療用マニピュレータシステムの停止中も記憶を保持できる記憶デバイスである。この記憶部４００ｍとしては、例えばハードディスクや不揮発メモリなどを挙げることができる。
なお、前記記憶部４００ｍは、必ずしもスレーブ制御回路４００内に設ける必要はなく、例えばスレーブ制御回路４００とは別体として設けても勿論よい。
【００３１】
そして、当該医療用マニピュレータシステムの起動時には、スレーブ制御回路４００は、位置・姿勢情報及び終了識別情報を読み込んで、前回の終了が強制終了であるか否かを判定し、該判定結果に基づいて所定の処理（後述する図２に示すフローチャートに従った処理）を実行する。
【００３２】
前記提示手段５０Ａは、スレーブ制御回路４００の動作制御により、前回の終了が強制終了である場合には、その旨を操作者３や助手２に認知させる為の音声出力や発光等を行うスピーカやライト等の音声出力手段・発光手段である。
前記提示手段５０Ｂは、例えば液晶ディスプレイで構成されている。当該医療用マニピュレータシステムの前回の終了が強制終了である場合には、次回の起動時に、その旨を操作者３や助手２に認知させる為の情報が、スレーブ制御回路４００から画像処理回路８００に入力される。画像処理回路８００は、この情報に対応する画像データを生成し、提示手段５０Ｂに出力する。そして、提示手段５０Ｂは、画像処理回路８００から入力された“前回の終了が強制終了である旨を操作者３や助手２に認知させる為の画像データ”を表示する。
【００３３】
前記マスターアーム５００ａ、５００ｂ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例えばインクリメンタルエンコーダ等の位置検出器が設けられている。この位置検出器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５００ａ、５００ｂの操作量が入力処理回路７００において検出される。
【００３４】
なお、図１に示す例においては、マスターアーム５００ａが操作者３の右手によって操作されるアームであり、マスターアーム５００ｂが操作者３の左手によって操作されるアームである。このように、図１は、２本のマスターアーム５００ａ、５００ｂを用いて４本のスレーブアームを操作する場合の例を示している。このように構成した場合、マスターアームの操作対象のスレーブアームを適宜切り替える必要が生じる。このような切り替えは、例えば操作者３の操作部６００の操作によって行われる。
【００３５】
なお、マスターアームの本数とスレーブアームの本数とを同数とすることで操作対象を１対１の対応とすれば、このような切り替えは不要である。
前記操作部６００は、マスターアーム５００ａ、５００ｂの操作対象のスレーブアームを切り替える為の切替ボタン（以下、単に切替ボタンと称する）や、各マスターアームと各スレーブアームとの動作比率を変更するスケーリング変更スイッチ、システムを緊急停止させたりする為のフットスイッチ等の各種の操作部材を有している。操作者３によって操作部６００を構成する何れかの操作部材が操作された場合には、対応する操作部材の操作に応じた操作信号が操作部６００から入力処理回路７００に入力される。
【００３６】
前記入力処理回路７００は、マスターアーム５００ａ、５００ｂからの操作信号及び操作部６００からの操作信号を解析し、操作信号の解析結果に従って本医療用マニピュレータシステムを制御するための制御信号を生成してスレーブ制御回路４００に入力する。
【００３７】
前記画像処理回路８００は、スレーブ制御回路４００から入力された画像信号を表示させるための各種の画像処理を施して、操作者用ディスプレイ９００ａ、助手用ディスプレイ９００ｂにおける表示用の画像データを生成する。
また、当該医療用マニピュレータシステムの前回の終了が強制終了である場合には、次回の起動時に、その旨を操作者３や助手２に認知させる為の画像信号が、スレーブ制御回路４００から画像処理回路８００に入力される。画像処理回路８００は、この画像信号に所定の画像処理を施して画像データを生成し、操作者用ディスプレイ９００ａ及び助手用ディスプレイ９００ｂに出力する。
【００３８】
前記操作者用ディスプレイ９００ａ及び助手用ディスプレイ９００ｂは、例えば液晶ディスプレイで構成され、観察器具を介して取得された画像信号に従って画像処理回路８００において生成された画像データに基づく画像を表示する。また、前回の終了が強制終了である場合には、その旨を操作者３や助手２に認知させる為の画像データが画像処理回路８００から入力され、該画像データを表示する。
【００３９】
図２は、本第１実施形態に係る医療用マニピュレータシステムのスレーブ制御回路４００による動作制御（当該医療用マニピュレータシステムの起動／終了に係る処理）のフローチャートを示す図である。なお、当該医療用マニピュレータシステム各部の詳細な動作は上述した通りであるので、ここでは主として処理の流れを説明する。
【００４０】
まず、当該医療用マニピュレータシステムが起動されるとシステムチェック等の必須の初期化処理（図示せず）を行い、続いてスレーブ制御回路４００は、記憶部４００ｍから終了識別情報を読み込み（ステップＳ１）、当該医療用マニピュレータシステムの前回の終了が強制終了によるものであるか否かを判定する（ステップＳ２）。具体的には、スレーブ制御回路４００は、記憶部４００ｍから強制終了を示すフラグを読み込んだ場合には、当該医療用マニピュレータシステムの前回の終了が強制終了によるものであると判定する（ステップＳ２をＹＥＳに分岐）。他方、スレーブ制御回路４００は、記憶部４００ｍから正常終了を示すフラグを読み込んだ場合には、当該医療用マニピュレータシステムの前回の終了が正常終了によるものであると判定する（ステップＳ２をＮＯに分岐）。
【００４１】
前記ステップＳ２をＹＥＳに分岐する場合、スレーブ制御回路４００は、提示手段５０Ａを動作制御して、“当該医療用マニピュレータシステムの前回の終了が強制終了によるものであることをユーザに認知させる為の”所定の音声出力及び／または発光を行わせる（ステップＳ３）。さらに、このステップＳ３においては、スレーブ制御回路４００は、“当該医療用マニピュレータシステムの前回の終了が強制終了によるものであることを示す”画像データを画像処理回路８００に生成させ、該画像データを提示手段５０Ｂ、操作者用ディスプレイ９００ａ、及び助手用ディスプレイ９００ｂに表示させる。
【００４２】
なお、前記ステップＳ３において、当該医療用マニピュレータシステムの前回の終了が強制終了によるものである旨を操作者３及び助手２に提示すると共に／提示する代わりに、スレーブ制御回路４００は、当該医療用マニピュレータシステムを動作停止させる処理や術具を抜去位置（患者１の体腔から抜き去った位置）まで後退させる処理等を行っても勿論よい。
【００４３】
前記ステップＳ３における処理を終えると、スレーブ制御回路４００は、初期化処理（例えば必須の初期化処理であるシステムチェック処理に加えて、通常は必須ではない初期化処理である可動域確認処理や原点検出処理等）する制御信号が入力処理回路７００から送信されてきたか否かを判定する（ステップＳ４）。換言すれば、このステップＳ４は、当該医療用マニピュレータシステムを初期化処理する操作が操作者３により行われたか否かを判定するステップである。
【００４４】
このように、操作者３によって初期化処理する操作が行われて初めて初期化処理するように構成することで、操作者３の意思に依らずにスレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄや術具２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄが動作してしまうことを防ぐことができる。しかしながら、このステップＳ４における処理を行わずに、強制的に初期化処理を実行しても勿論よい。
【００４５】
このステップＳ４をＹＥＳに分岐する場合には、スレーブ制御回路４００は、上述の初期化処理を実行する（ステップＳ５）。このステップＳ５における処理を終えた後／前記ステップＳ４をＮＯに分岐する場合には、後述するステップＳ８に移行する。ステップＳ４をＮＯに分岐する場合とは、一刻を争うような緊急時などの場合である。例えば、操作者や技士（不図示）が、初期化処理無しでマニピュレータの操作が必要且つ可能であると判断した場合に、そのようなマニピュレータ動作を実行する為に、ステップＳ４をＮＯに分岐する為の操作を行う。
ところで、ステップＳ２をＮＯに分岐する場合（当該医療用マニピュレータシステムの前回の終了が正常終了によるものである場合）は、スレーブ制御回路４００は記憶部４００ｍから位置・姿勢情報を読み込む（ステップＳ６）。続いて、既に記憶部４００ｍから読み込み済みの情報（前記ステップＳ１において読み込んだ終了識別情報と、前記ステップＳ６において読み込んだ位置・姿勢情報と）を記憶部４００ｍから消去する（ステップＳ７）。
【００４６】
なお、図２のフローチャートには示していないが、前記ステップＳ６において読み込んだ位置・姿勢情報は、後述するステップＳ８における動作制御の開始前まで／開始の際に、例えば原点検出処理等の初期化処理に適宜利用する。このようにすることで、システム開始時に毎回原点検出処理などをする必要がなくなるので、起動時間の短縮等が実現して利便性が向上する。また、スレーブアームや術具については、電源ＯＦＦ時に動作してしまわないよう、駆動部に適当な減速比を設定して駆動可能に構成したり、移動時や収納時に他の機器や人などと衝突しないように設計や管理をすることが望ましい。
上述のステップＳ１乃至ステップＳ７において、当該医療用マニピュレータシステムの前回の終了状態に応じた処理を行った後、スレーブ制御回路４００は、操作者３による操作部６００の操作に従って、スレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ及び術具２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄの動作制御を開始する（ステップＳ８）。
【００４７】
このステップＳ８における動作制御の開始後、スレーブ制御回路４００は、当該医療用マニピュレータシステムが強制終了させられたか否かを判定する（ステップＳ９）。このステップＳ９をＹＥＳに分岐する場合は、スレーブ制御回路４００は終了識別情報として強制終了を示すフラグを記憶部４００ｍに書き込んで（ステップＳ１０）、当該医療用マニピュレータシステムを終了させる。
【００４８】
ところで、前記ステップＳ９をＮＯに分岐する場合、スレーブ制御回路４００は、当該医療用マニピュレータシステムが正常終了操作されたか否かを判定する（ステップＳ１１）。このステップＳ１１をＮＯに分岐する場合は、前記ステップＳ８へ移行する。
【００４９】
他方、ステップＳ１１をＹＥＳに分岐する場合、スレーブ制御回路４００は、当該時点における位置・姿勢情報を記憶部４００ｍに書き込む（ステップＳ１２）。このステップＳ１２において位置・姿勢情報を記憶部４００ｍに書き込んでおくことにより、次回の起動時に原点検出処理等の初期化処理を省略することが可能となる。
【００５０】
続いて、終了識別情報として正常終了を示すフラグを記憶部４００ｍに書き込み（ステップＳ１３）、当該医療用マニピュレータシステムを終了させる。
以上説明したように、本第１実施形態によれば、マニピュレータシステム利用上の手間を省き、使い勝手を向上させるマニピュレータシステムの制御装置、該制御装置を具備するマニピュレータシステム、及びマニピュレータシステムの制御方法を提供することができる。
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態に係る医療用マニピュレータシステムについて説明する。説明の重複を避ける為、第１実施形態との相違点を説明する。前記第１実施形態と本第２実施形態との主な相違点の一つは、強制終了を示すフラグの生成の有無である。
【００５１】
図３は、本発明の第２実施形態に係る医療用マニピュレータシステムのスレーブ制御回路４００による動作制御のフローチャートを示す図である。同フローチャートにおいて、図２に示すフローチャートと同様のステップ番号が付されているステップは、同番号のステップにおける処理と同様の処理を行うステップである。
【００５２】
前記スレーブ制御回路４００は、前記ステップＳ８において各スレーブアーム及び各術具の動作制御を開始した後、当該医療用マニピュレータシステムが正常終了操作されたか否かを判定する（ステップＳ２９）。このステップＳ２９をＮＯに分岐する場合、前記ステップＳ８に移行する。
【００５３】
他方、ステップＳ２９をＹＥＳに分岐する場合、スレーブ制御回路４００は、当該時点における位置・姿勢情報を記憶部４００ｍに書き込む（ステップＳ３０）。このステップＳ３０において位置・姿勢情報を記憶部４００ｍに書き込んでおくことにより、次回の起動時に原点検出処理等の初期化処理を省略することが可能となる。
【００５４】
続いて、終了識別情報として正常終了を示すフラグを生成して記憶部４００ｍに書き込み（ステップＳ３１）、当該医療用マニピュレータシステムを終了させる（ステップＳ３２）。
本第２実施形態に係る医療用マニピュレータシステムでは、上述した終了処理を行う為（強制終了を示すフラグを生成しない為）、ステップＳ２における前回終了態様の判定では、ステップＳ１において正常終了を示すフラグが読み出されていなければ強制終了であると判定する。
【００５５】
以上説明したように、本第２実施形態によれば、第１実施形態に係るマニピュレータシステムの制御装置、該制御装置を具備するマニピュレータシステム、及びマニピュレータシステムの制御方法と同様の効果を奏するマニピュレータシステムの制御装置、該制御装置を具備するマニピュレータシステム、及びマニピュレータシステムの制御方法を提供することができる。
【００５６】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【００５７】
１…患者、 ２…助手、 ３…操作者、 ５０Ａ，５０Ｂ…提示部、 １００…手術台、 ２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ…スレーブアーム、 ２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄ…術具、 ４００…スレーブ制御回路、 ４００ｍ…記憶部、 ５００ａ，５００ｂ…マスターアーム、 ６００…操作部、 ７００…入力処理回路、 ８００…画像処理回路、 ９００ａ…操作者用ディスプレイ、 ９００ｂ…助手用ディスプレイ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばマニピュレータシステムの制御装置、マニピュレータシステム、及びマニピュレータシステムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ロボットを用いた医療処置に係る技術について種々の提案が為されている。特に外科分野においては、多自由度アームを有する多自由度マニピュレータによって患者を処置する医療用マニピュレータシステムについて種々の提案がなされている。例えば、特許文献１には、次のような技術が開示されている。
【０００３】
すなわち、特許文献１には、作業を行う作業部と、操作指令を生成する操作部と、前記操作部の操作指令に基づき前記作業部を駆動するための駆動部と、前記駆動部の駆動力を前記作業部に伝達するための動力伝達機構と、前記操作部の操作指令に基づき前記駆動部を制御する制御部とを備える医療用マニピュレータが開示されている。この医療用マニピュレータでは、前記動力伝達機構が、前記駆動部側にある第１動力伝達部と、前記第１動力伝達部と前記駆動部との間に設けられた減速機と、前記作業部側にあり前記第１動力伝達部と結合分離自在である第２動力伝達部とを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３６８００５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、医療用マニピュレータシステムが強制終了（例えば、非常停止スイッチがオンにされることによる終了や電力供給が突然遮断されることによる終了等；通常の終了処理手順によらない終了）された後に、当該医療用マニピュレータシステムを再起動する際には、当然ながら当該医療用マニピュレータシステムを初期化処理する等の或る種の対応が必要となる。従って、このような場合には、当該医療用マニピュレータシステムの操作者は、前回使用時の終了が強制終了であったのか、正常終了（強制終了以外の終了；通常の終了処理手順による終了）であったのかを知る必要がある。
【０００６】
ここで、特許文献１に開示されている医療用マニピュレータは、前回の終了が強制終了であったかのか正常終了であったのかをユーザが判定可能なように構成されている。具体的には、この判定は、当該医療用マニピュレータの関節部が真っ直ぐな状態で終了しているか否かに基づく判定である。
【０００７】
従って、当該医療用マニピュレータの前回の終了状態が、当該医療用マニピュレータの関節部の状態を明確に判別できる状態ではない場合（例えば当該関節部が僅かに曲がっている場合等）には、前記判定を正確に行うことができない。また、当該医療用マニピュレータの関節部が真っ直ぐであっても、強制終了により終了されている場合もある。
【０００８】
このような事情から、特許文献１に開示されている技術を適用する場合には、当該医療用マニピュレータの使用を終了する度に、その終了態様（強制終了であるのか正常終了であるのか）を別途台帳等により管理する必要がある。従って、当該管理に手間が掛かってしまい、使い勝手が良いとはいえない。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、マニピュレータシステム利用上の手間を省き、使い勝手を向上させるマニピュレータシステムの制御装置、該制御装置を具備するマニピュレータシステム、及びマニピュレータシステムの制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様のマニピュレータシステムの制御装置は、
当該マニピュレータシステムの終了時に、その終了態様を示す終了識別情報を生成する情報生成部と、
前記終了識別情報を記憶する記憶部と、
当該マニピュレータシステムの起動時に、前記終了識別情報を読み出す読み出し部と、
を具備することを特徴とする。
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明の第２の態様のマニピュレータシステムは、
作業を行う作業部と、
操作指令を生成する操作部と、
前記操作部の操作指令に基づいて前記作業部の動作制御を行う制御部と、
を具備し、
前記制御部は、
当該マニピュレータシステムの終了時に、その終了態様を示す終了識別情報を生成する情報生成部と、
前記終了識別情報を記憶する記憶部と、
当該マニピュレータシステムの起動時に、前記終了識別情報を読み出す読み出し部と、
前記読み出し部により読み出された前記終了識別情報と、前記操作部により生成された操作指令と、に基づいて、前記作業部を制御する動作制御部と、
を有する
ことを特徴とする。
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明の第３の態様のマニピュレータシステムの制御方法は、
当該マニピュレータシステムの前回の終了態様を示す終了識別情報を読み込み、
前記終了識別情報に基づいて、前回の終了態様が強制終了であるか否かを判定し、
前回の終了態様が強制終了である場合には、その旨を操作者に提示し、
前記操作者により当該マニピュレータシステムの初期化処理操作が行われたか否かを判定し、
前記初期化処理操作が行われた場合には、当該マニピュレータシステムの初期化処理を行い、
前記初期化処理を行った後、作業を行う作業部の動作制御を開始し、
当該マニピュレータシステムが終了される際に、当該終了の態様を示す終了識別情報を生成して記憶する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、マニピュレータシステム利用上の手間を省き、使い勝手を向上させるマニピュレータシステムの制御装置、該制御装置を具備するマニピュレータシステム、及びマニピュレータシステムの制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る医療用マニピュレータシステムの一構成例を示す図。
【図２】本発明の第１実施形態に係る医療用マニピュレータシステムのスレーブ制御回路による動作制御のフローチャートを示す図。
【図３】本発明の第２実施形態に係る医療用マニピュレータシステムのスレーブ制御回路による動作制御のフローチャートを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る医療用マニピュレータシステムの一構成例を示す図である。本第１実施形態においては、マスタ・スレーブ方式の医療用マニピュレータシステムへの適用例を説明する。
【００１６】
ここで、マスタ・スレーブ方式の医療用マニピュレータシステムとは、マスターアームとスレーブアームとからなる２種のアームを有し、マスターアームの動作に追従させるようにしてスレーブアームを遠隔制御するシステムを指す。
図１に示す医療用マニピュレータシステムは、手術台１００と、スレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄと、スレーブ制御回路４００と、マスターアーム５００ａ，５００ｂと、操作部６００と、入力処理回路７００と、画像処理回路８００と、ディスプレイ９００ａ，９００ｂと、提示部５０Ａ，５０Ｂと、を有する。
【００１７】
前記手術台１００は、観察・処置の対象となる患者１が載置される台である。この手術台１００の近傍には、複数のスレーブアーム２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄが設置されている。なお、スレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄを手術台１００に設置しても良い。
【００１８】
前記スレーブアーム２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄは、それぞれ複数の多自由度関節を有する。スレーブアーム２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄは、各関節を湾曲させることによって、手術台１００に載置された患者１に対してスレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄの先端側（患者１の体腔に近い側）に装着された処置具や観察器具等の各種術具を位置決めする。
【００１９】
これらスレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄの各関節は、各々のアーム内に設けられた動力部によって個別に駆動される。この動力部としては、例えばインクリメンタルエンコーダや減速器等を備えたサーボ機構を有するモータ（サーボモータ）が用いられる。このサーボモータの動作制御は、スレーブ制御回路４００によって行われる。
【００２０】
さらに、スレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄは、各々の先端側に装着される術具２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄを駆動するための複数の動力部も有している。この動力部も例えばサーボモータが用いられ、このサーボモータの動作制御もスレーブ制御回路４００によって行われる。
【００２１】
スレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄの動力部が駆動された場合には、モータの駆動量が位置検出器によって検出される。位置検出器からの検出信号はスレーブ制御回路４００に入力され、この検出信号により、スレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄの駆動量がスレーブ制御回路４００において検出される。
【００２２】
前記術具２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄは、複数の自由度を有する関節部を有し、患者１の体壁に開けられた図示しない挿入孔から患者１の体腔内に挿入される。また、これら術具２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄは、先端部が湾曲駆動及び回転駆動可能なように構成されている。
【００２３】
前記湾曲駆動は、例えば、スレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ内にそれぞれ設けられたサーボモータを駆動させて術具２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄ内に挿通配置されているワイヤを押し引き操作することによって行われる。
【００２４】
前記回転駆動は、例えばスレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ．２００ｄ内にそれぞれ設けられたサーボモータを駆動させて術具２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄ内にそれぞれ設けられた回転機構を作動させたりすることによって行われる。さらに、術具の種類によっては、術具の先端に開閉機構が設けられている。この開閉機構も、例えばスレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄにそれぞれ設けられたサーボモータを駆動させて術具内に挿通配置されたワイヤを押し引き操作することにより作動される。
【００２５】
なお、図１において符号２４０ｅが付されているのは交換用術具であり、上述の術具２４０ａ〜２４０ｄと交換可能に構成されている。このような術具の交換作業は、例えば助手２によって行われる。
本第１実施形態においては、図１に示す４本のスレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄのうち、例えばスレーブアーム２００ａ、２００ｂ、２００ｄが処置用のスレーブアームとして用いられるとする。この場合、これらスレーブアーム２００ａ、２００ｂ、２００ｄには、術具２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｄとして各種の外科手術器具が装着される。
【００２６】
なお、本第１実施形態における外科手術器具とは、例えばメスや鋏やリトラクタ等の、患者１の体内の組織部位に対して処置や操作を行うための術具を言うものとする。また、スレーブアーム２００ｃが観察用のカメラアームとして用いられる場合、スレーブアーム２００ｃには、術具２４０ｃとして各種の観察器具が装着される。本第１実施形態における観察器具とは、電子内視鏡等の、患者１の体内の組織部位を観察するための術具を言うものとする。また、術具の交換作業は、例えば助手２によって行われる。
【００２７】
前記スレーブ制御回路４００は、例えばＣＰＵやメモリ等を有する制御手段である。このスレーブ制御回路４００は、スレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄの制御を行うための所定のプログラムを記憶しており、入力処理回路７００からの制御信号に従って、スレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ及び／又は術具２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄの動作を制御する。
【００２８】
すなわち、スレーブ制御回路４００は、入力処理回路７００からの制御信号に基づいて、操作者３によって操作されたマスターアームの操作対象のスレーブアーム（又は術具）を特定し、該特定したスレーブアーム（又は術具）に操作者３のマスターアームの操作量に対応した動きをさせるために必要な駆動量を演算する。
【００２９】
そして、スレーブ制御回路４００は、算出した駆動量に応じてマスターアームの操作対象のスレーブアームの動作を制御する。この際、スレーブ制御回路４００は、対応したスレーブアームに駆動信号を入力するとともに、対応したスレーブアームの動作に応じて動力部の位置検出器から入力されてくる検出信号に応じて、操作対象のスレーブアームの駆動量が目標の駆動量となるように駆動信号の大きさや極性を制御する。
【００３０】
また、スレーブ制御回路４００は、スレーブアーム２００ｃに装着された観察器具から画像信号が入力されてきた場合には、入力された画像信号を画像処理回路８００に出力することも行う。
さらに、スレーブ制御回路４００は、記憶部４００ｍを備えている。スレーブ制御回路４００は、当該医療用マニピュレータシステムの終了時に、当該時点における各スレーブアーム及び各術具の位置・姿勢に係る情報（以下、位置・姿勢情報と称する）を生成して記憶部４００ｍに書き込む。また、スレーブ制御回路４００は、当該医療用マニピュレータシステムの終了時に、その終了態様を示す情報（以下、終了識別情報と称する）を生成して記憶部４００ｍに書き込む。具体的には、前記終了識別情報とは、例えば強制終了による終了であることを示すフラグまたは正常終了による終了であることを示すフラグである。記憶部４００ｍは、読み取り及び書き込みの両方が可能な記憶デバイスであって、且つ、当該医療用マニピュレータシステムの停止中も記憶を保持できる記憶デバイスである。この記憶部４００ｍとしては、例えばハードディスクや不揮発メモリなどを挙げることができる。
なお、前記記憶部４００ｍは、必ずしもスレーブ制御回路４００内に設ける必要はなく、例えばスレーブ制御回路４００とは別体として設けても勿論よい。
【００３１】
そして、当該医療用マニピュレータシステムの起動時には、スレーブ制御回路４００は、位置・姿勢情報及び終了識別情報を読み込んで、前回の終了が強制終了であるか否かを判定し、該判定結果に基づいて所定の処理（後述する図２に示すフローチャートに従った処理）を実行する。
【００３２】
前記提示手段５０Ａは、スレーブ制御回路４００の動作制御により、前回の終了が強制終了である場合には、その旨を操作者３や助手２に認知させる為の音声出力や発光等を行うスピーカやライト等の音声出力手段・発光手段である。
前記提示手段５０Ｂは、例えば液晶ディスプレイで構成されている。当該医療用マニピュレータシステムの前回の終了が強制終了である場合には、次回の起動時に、その旨を操作者３や助手２に認知させる為の情報が、スレーブ制御回路４００から画像処理回路８００に入力される。画像処理回路８００は、この情報に対応する画像データを生成し、提示手段５０Ｂに出力する。そして、提示手段５０Ｂは、画像処理回路８００から入力された“前回の終了が強制終了である旨を操作者３や助手２に認知させる為の画像データ”を表示する。
【００３３】
前記マスターアーム５００ａ、５００ｂ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例えばインクリメンタルエンコーダ等の位置検出器が設けられている。この位置検出器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５００ａ、５００ｂの操作量が入力処理回路７００において検出される。
【００３４】
なお、図１に示す例においては、マスターアーム５００ａが操作者３の右手によって操作されるアームであり、マスターアーム５００ｂが操作者３の左手によって操作されるアームである。このように、図１は、２本のマスターアーム５００ａ、５００ｂを用いて４本のスレーブアームを操作する場合の例を示している。このように構成した場合、マスターアームの操作対象のスレーブアームを適宜切り替える必要が生じる。このような切り替えは、例えば操作者３の操作部６００の操作によって行われる。
【００３５】
なお、マスターアームの本数とスレーブアームの本数とを同数とすることで操作対象を１対１の対応とすれば、このような切り替えは不要である。
前記操作部６００は、マスターアーム５００ａ、５００ｂの操作対象のスレーブアームを切り替える為の切替ボタン（以下、単に切替ボタンと称する）や、各マスターアームと各スレーブアームとの動作比率を変更するスケーリング変更スイッチ、システムを緊急停止させたりする為のフットスイッチ等の各種の操作部材を有している。操作者３によって操作部６００を構成する何れかの操作部材が操作された場合には、対応する操作部材の操作に応じた操作信号が操作部６００から入力処理回路７００に入力される。
【００３６】
前記入力処理回路７００は、マスターアーム５００ａ、５００ｂからの操作信号及び操作部６００からの操作信号を解析し、操作信号の解析結果に従って本医療用マニピュレータシステムを制御するための制御信号を生成してスレーブ制御回路４００に入力する。
【００３７】
前記画像処理回路８００は、スレーブ制御回路４００から入力された画像信号を表示させるための各種の画像処理を施して、操作者用ディスプレイ９００ａ、助手用ディスプレイ９００ｂにおける表示用の画像データを生成する。
また、当該医療用マニピュレータシステムの前回の終了が強制終了である場合には、次回の起動時に、その旨を操作者３や助手２に認知させる為の画像信号が、スレーブ制御回路４００から画像処理回路８００に入力される。画像処理回路８００は、この画像信号に所定の画像処理を施して画像データを生成し、操作者用ディスプレイ９００ａ及び助手用ディスプレイ９００ｂに出力する。
【００３８】
前記操作者用ディスプレイ９００ａ及び助手用ディスプレイ９００ｂは、例えば液晶ディスプレイで構成され、観察器具を介して取得された画像信号に従って画像処理回路８００において生成された画像データに基づく画像を表示する。また、前回の終了が強制終了である場合には、その旨を操作者３や助手２に認知させる為の画像データが画像処理回路８００から入力され、該画像データを表示する。
【００３９】
図２は、本第１実施形態に係る医療用マニピュレータシステムのスレーブ制御回路４００による動作制御（当該医療用マニピュレータシステムの起動／終了に係る処理）のフローチャートを示す図である。なお、当該医療用マニピュレータシステム各部の詳細な動作は上述した通りであるので、ここでは主として処理の流れを説明する。
【００４０】
まず、当該医療用マニピュレータシステムが起動されるとシステムチェック等の必須の初期化処理（図示せず）を行い、続いてスレーブ制御回路４００は、記憶部４００ｍから終了識別情報を読み込み（ステップＳ１）、当該医療用マニピュレータシステムの前回の終了が強制終了によるものであるか否かを判定する（ステップＳ２）。具体的には、スレーブ制御回路４００は、記憶部４００ｍから強制終了を示すフラグを読み込んだ場合には、当該医療用マニピュレータシステムの前回の終了が強制終了によるものであると判定する（ステップＳ２をＹＥＳに分岐）。他方、スレーブ制御回路４００は、記憶部４００ｍから正常終了を示すフラグを読み込んだ場合には、当該医療用マニピュレータシステムの前回の終了が正常終了によるものであると判定する（ステップＳ２をＮＯに分岐）。
【００４１】
前記ステップＳ２をＹＥＳに分岐する場合、スレーブ制御回路４００は、提示手段５０Ａを動作制御して、“当該医療用マニピュレータシステムの前回の終了が強制終了によるものであることをユーザに認知させる為の”所定の音声出力及び／または発光を行わせる（ステップＳ３）。さらに、このステップＳ３においては、スレーブ制御回路４００は、“当該医療用マニピュレータシステムの前回の終了が強制終了によるものであることを示す”画像データを画像処理回路８００に生成させ、該画像データを提示手段５０Ｂ、操作者用ディスプレイ９００ａ、及び助手用ディスプレイ９００ｂに表示させる。
【００４２】
なお、前記ステップＳ３において、当該医療用マニピュレータシステムの前回の終了が強制終了によるものである旨を操作者３及び助手２に提示すると共に／提示する代わりに、スレーブ制御回路４００は、当該医療用マニピュレータシステムを動作停止させる処理や術具を抜去位置（患者１の体腔から抜き去った位置）まで後退させる処理等を行っても勿論よい。
【００４３】
前記ステップＳ３における処理を終えると、スレーブ制御回路４００は、初期化処理（例えば必須の初期化処理であるシステムチェック処理に加えて、通常は必須ではない初期化処理である可動域確認処理や原点検出処理等）する制御信号が入力処理回路７００から送信されてきたか否かを判定する（ステップＳ４）。換言すれば、このステップＳ４は、当該医療用マニピュレータシステムを初期化処理する操作が操作者３により行われたか否かを判定するステップである。
【００４４】
このように、操作者３によって初期化処理する操作が行われて初めて初期化処理するように構成することで、操作者３の意思に依らずにスレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄや術具２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄが動作してしまうことを防ぐことができる。しかしながら、このステップＳ４における処理を行わずに、強制的に初期化処理を実行しても勿論よい。
【００４５】
このステップＳ４をＹＥＳに分岐する場合には、スレーブ制御回路４００は、上述の初期化処理を実行する（ステップＳ５）。このステップＳ５における処理を終えた後／前記ステップＳ４をＮＯに分岐する場合には、後述するステップＳ８に移行する。ステップＳ４をＮＯに分岐する場合とは、一刻を争うような緊急時などの場合である。例えば、操作者や技士（不図示）が、初期化処理無しでマニピュレータの操作が必要且つ可能であると判断した場合に、そのようなマニピュレータ動作を実行する為に、ステップＳ４をＮＯに分岐する為の操作を行う。
ところで、ステップＳ２をＮＯに分岐する場合（当該医療用マニピュレータシステムの前回の終了が正常終了によるものである場合）は、スレーブ制御回路４００は記憶部４００ｍから位置・姿勢情報を読み込む（ステップＳ６）。続いて、既に記憶部４００ｍから読み込み済みの情報（前記ステップＳ１において読み込んだ終了識別情報と、前記ステップＳ６において読み込んだ位置・姿勢情報と）を記憶部４００ｍから消去する（ステップＳ７）。
【００４６】
なお、図２のフローチャートには示していないが、前記ステップＳ６において読み込んだ位置・姿勢情報は、後述するステップＳ８における動作制御の開始前まで／開始の際に、例えば原点検出処理等の初期化処理に適宜利用する。このようにすることで、システム開始時に毎回原点検出処理などをする必要がなくなるので、起動時間の短縮等が実現して利便性が向上する。また、スレーブアームや術具については、電源ＯＦＦ時に動作してしまわないよう、駆動部に適当な減速比を設定して駆動可能に構成したり、移動時や収納時に他の機器や人などと衝突しないように設計や管理をすることが望ましい。
上述のステップＳ１乃至ステップＳ７において、当該医療用マニピュレータシステムの前回の終了状態に応じた処理を行った後、スレーブ制御回路４００は、操作者３による操作部６００の操作に従って、スレーブアーム２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ及び術具２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄの動作制御を開始する（ステップＳ８）。
【００４７】
このステップＳ８における動作制御の開始後、スレーブ制御回路４００は、当該医療用マニピュレータシステムが強制終了させられたか否かを判定する（ステップＳ９）。このステップＳ９をＹＥＳに分岐する場合は、スレーブ制御回路４００は終了識別情報として強制終了を示すフラグを記憶部４００ｍに書き込んで（ステップＳ１０）、当該医療用マニピュレータシステムを終了させる。
【００４８】
ところで、前記ステップＳ９をＮＯに分岐する場合、スレーブ制御回路４００は、当該医療用マニピュレータシステムが正常終了操作されたか否かを判定する（ステップＳ１１）。このステップＳ１１をＮＯに分岐する場合は、前記ステップＳ８へ移行する。
【００４９】
他方、ステップＳ１１をＹＥＳに分岐する場合、スレーブ制御回路４００は、当該時点における位置・姿勢情報を記憶部４００ｍに書き込む（ステップＳ１２）。このステップＳ１２において位置・姿勢情報を記憶部４００ｍに書き込んでおくことにより、次回の起動時に原点検出処理等の初期化処理を省略することが可能となる。
【００５０】
続いて、終了識別情報として正常終了を示すフラグを記憶部４００ｍに書き込み（ステップＳ１３）、当該医療用マニピュレータシステムを終了させる。
以上説明したように、本第１実施形態によれば、マニピュレータシステム利用上の手間を省き、使い勝手を向上させるマニピュレータシステムの制御装置、該制御装置を具備するマニピュレータシステム、及びマニピュレータシステムの制御方法を提供することができる。
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態に係る医療用マニピュレータシステムについて説明する。説明の重複を避ける為、第１実施形態との相違点を説明する。前記第１実施形態と本第２実施形態との主な相違点の一つは、強制終了を示すフラグの生成の有無である。
【００５１】
図３は、本発明の第２実施形態に係る医療用マニピュレータシステムのスレーブ制御回路４００による動作制御のフローチャートを示す図である。同フローチャートにおいて、図２に示すフローチャートと同様のステップ番号が付されているステップは、同番号のステップにおける処理と同様の処理を行うステップである。
【００５２】
前記スレーブ制御回路４００は、前記ステップＳ８において各スレーブアーム及び各術具の動作制御を開始した後、当該医療用マニピュレータシステムが正常終了操作されたか否かを判定する（ステップＳ２９）。このステップＳ２９をＮＯに分岐する場合、前記ステップＳ８に移行する。
【００５３】
他方、ステップＳ２９をＹＥＳに分岐する場合、スレーブ制御回路４００は、当該時点における位置・姿勢情報を記憶部４００ｍに書き込む（ステップＳ３０）。このステップＳ３０において位置・姿勢情報を記憶部４００ｍに書き込んでおくことにより、次回の起動時に原点検出処理等の初期化処理を省略することが可能となる。
【００５４】
続いて、終了識別情報として正常終了を示すフラグを生成して記憶部４００ｍに書き込み（ステップＳ３１）、当該医療用マニピュレータシステムを終了させる（ステップＳ３２）。
本第２実施形態に係る医療用マニピュレータシステムでは、上述した終了処理を行う為（強制終了を示すフラグを生成しない為）、ステップＳ２における前回終了態様の判定では、ステップＳ１において正常終了を示すフラグが読み出されていなければ強制終了であると判定する。
【００５５】
以上説明したように、本第２実施形態によれば、第１実施形態に係るマニピュレータシステムの制御装置、該制御装置を具備するマニピュレータシステム、及びマニピュレータシステムの制御方法と同様の効果を奏するマニピュレータシステムの制御装置、該制御装置を具備するマニピュレータシステム、及びマニピュレータシステムの制御方法を提供することができる。
【００５６】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【００５７】
１…患者、 ２…助手、 ３…操作者、 ５０Ａ，５０Ｂ…提示部、 １００…手術台、 ２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ…スレーブアーム、 ２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄ…術具、 ４００…スレーブ制御回路、 ４００ｍ…記憶部、 ５００ａ，５００ｂ…マスターアーム、 ６００…操作部、 ７００…入力処理回路、 ８００…画像処理回路、 ９００ａ…操作者用ディスプレイ、 ９００ｂ…助手用ディスプレイ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マニピュレータシステムの制御装置であって、
当該マニピュレータシステムの終了時に、その終了態様を示す終了識別情報を生成する情報生成部と、
前記終了識別情報を記憶する記憶部と、
当該マニピュレータシステムの起動時に、前記終了識別情報を読み出す読み出し部と、
を具備することを特徴とするマニピュレータシステムの制御装置。
【請求項２】
当該マニピュレータシステムの起動時に、前記読み出し部によって読み出された前記終了識別情報に基づいて、当該マニピュレータシステムの前回の終了態様が強制終了であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部によって当該マニピュレータシステムの前回の終了態様が強制終了であると判定された場合、その旨を当該マニピュレータシステムの操作者に提示する提示部と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のマニピュレータシステムの制御装置。
【請求項３】
前記提示部による提示後に、当該医療用マニピュレータシステムを初期化処理する操作が行われたか否かを判定し、該操作が行われたと判定した場合には、当該医療用マニピュレータシステムを初期化処理する初期化処理部
を含むことを特徴とする請求項２に記載のマニピュレータシステムの制御装置。
【請求項４】
当該マニピュレータシステムはマスタスレーブ方式のマニピュレータシステムであって、
スレーブ部材の位置及び姿勢に係る情報である位置姿勢情報を生成する位置姿勢情報生成部を含み、
前記記憶部は、当該医療用マニピュレータシステムを終了させる操作が行われた場合には、前記終了識別情報と前記位置姿勢情報とを記憶する
ことを特徴とする請求項１に記載のマニピュレータシステムの制御装置。
【請求項５】
前記終了識別情報は、強制終了を示すフラグまたは正常終了を示すフラグである
ことを特徴とする請求項１に記載のマニピュレータシステムの制御装置。
【請求項６】
作業を行う作業部と、
操作指令を生成する操作部と、
前記操作部の操作指令に基づいて前記作業部の動作制御を行う制御部と、
を具備し、
前記制御部は、
当該マニピュレータシステムの終了時に、その終了態様を示す終了識別情報を生成する情報生成部と、
前記終了識別情報を記憶する記憶部と、
当該マニピュレータシステムの起動時に、前記終了識別情報を読み出す読み出し部と、
前記読み出し部により読み出された前記終了識別情報と、前記操作部により生成された操作指令と、に基づいて、前記作業部を制御する動作制御部と、
を有する
ことを特徴とするマニピュレータシステム。
【請求項７】
前記終了識別情報は、強制終了を示すフラグまたは正常終了を示すフラグである
ことを特徴とする請求項６に記載のマニピュレータシステム。
【請求項８】
マニピュレータシステムの制御方法であって、
当該マニピュレータシステムの前回の終了態様を示す終了識別情報を読み込み、
前記終了識別情報に基づいて、前回の終了態様が強制終了であるか否かを判定し、
前回の終了態様が強制終了である場合には、その旨を操作者に提示し、
前記操作者により当該マニピュレータシステムの初期化処理操作が行われたか否かを判定し、
前記初期化処理操作が行われた場合には、当該マニピュレータシステムの初期化処理を行い、
前記初期化処理を行った後、作業を行う作業部の動作制御を開始し、
当該マニピュレータシステムが終了される際に、当該終了の態様を示す終了識別情報を生成して記憶する
ことを特徴とするマニピュレータシステムの制御方法。
【請求項９】
前記終了識別情報は、強制終了を示すフラグまたは正常終了を示すフラグである
ことを特徴とする請求項８に記載のマニピュレータシステムの制御方法。
【請求項１】
マニピュレータシステムの制御装置であって、
当該マニピュレータシステムの終了時に、その終了態様を示す終了識別情報を生成する情報生成部と、
前記終了識別情報を記憶する記憶部と、
当該マニピュレータシステムの起動時に、前記終了識別情報を読み出す読み出し部と、
を具備することを特徴とするマニピュレータシステムの制御装置。
【請求項２】
当該マニピュレータシステムの起動時に、前記読み出し部によって読み出された前記終了識別情報に基づいて、当該マニピュレータシステムの前回の終了態様が強制終了であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部によって当該マニピュレータシステムの前回の終了態様が強制終了であると判定された場合、その旨を当該マニピュレータシステムの操作者に提示する提示部と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のマニピュレータシステムの制御装置。
【請求項３】
前記提示部による提示後に、当該医療用マニピュレータシステムを初期化処理する操作が行われたか否かを判定し、該操作が行われたと判定した場合には、当該医療用マニピュレータシステムを初期化処理する初期化処理部
を含むことを特徴とする請求項２に記載のマニピュレータシステムの制御装置。
【請求項４】
当該マニピュレータシステムはマスタスレーブ方式のマニピュレータシステムであって、
スレーブ部材の位置及び姿勢に係る情報である位置姿勢情報を生成する位置姿勢情報生成部を含み、
前記記憶部は、当該医療用マニピュレータシステムを終了させる操作が行われた場合には、前記終了識別情報と前記位置姿勢情報とを記憶する
ことを特徴とする請求項１に記載のマニピュレータシステムの制御装置。
【請求項５】
前記終了識別情報は、強制終了を示すフラグまたは正常終了を示すフラグである
ことを特徴とする請求項１に記載のマニピュレータシステムの制御装置。
【請求項６】
作業を行う作業部と、
操作指令を生成する操作部と、
前記操作部の操作指令に基づいて前記作業部の動作制御を行う制御部と、
を具備し、
前記制御部は、
当該マニピュレータシステムの終了時に、その終了態様を示す終了識別情報を生成する情報生成部と、
前記終了識別情報を記憶する記憶部と、
当該マニピュレータシステムの起動時に、前記終了識別情報を読み出す読み出し部と、
前記読み出し部により読み出された前記終了識別情報と、前記操作部により生成された操作指令と、に基づいて、前記作業部を制御する動作制御部と、
を有する
ことを特徴とするマニピュレータシステム。
【請求項７】
前記終了識別情報は、強制終了を示すフラグまたは正常終了を示すフラグである
ことを特徴とする請求項６に記載のマニピュレータシステム。
【請求項８】
マニピュレータシステムの制御方法であって、
当該マニピュレータシステムの前回の終了態様を示す終了識別情報を読み込み、
前記終了識別情報に基づいて、前回の終了態様が強制終了であるか否かを判定し、
前回の終了態様が強制終了である場合には、その旨を操作者に提示し、
前記操作者により当該マニピュレータシステムの初期化処理操作が行われたか否かを判定し、
前記初期化処理操作が行われた場合には、当該マニピュレータシステムの初期化処理を行い、
前記初期化処理を行った後、作業を行う作業部の動作制御を開始し、
当該マニピュレータシステムが終了される際に、当該終了の態様を示す終了識別情報を生成して記憶する
ことを特徴とするマニピュレータシステムの制御方法。
【請求項９】
前記終了識別情報は、強制終了を示すフラグまたは正常終了を示すフラグである
ことを特徴とする請求項８に記載のマニピュレータシステムの制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−５５５７６（Ｐ２０１２−５５５７６Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０３５０６（Ｐ２０１０−２０３５０６）
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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