JP2001150368A - マニピュレータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、マスターマニピュレータの機械的な
動作範囲の限界に制限されることなくスレーブマニピュ
レータを広域で効率よく動作させることができるマニピ
ュレータ制御装置を提供することを最も主要な特徴とす
る。 【解決手段】マスターマニピュレータ３の動作時にマス
ターマニピュレータ３の動作範囲の限界位置の近傍位置
でマスター制御部２０の入力切換え装置４１を切換え操
作することにより、マスターマニピュレータ３の１段目
の動作範囲Ａ１を越えた拡張領域の動作範囲Ａ２、また
はＡ１からＡ３内でマスターマニピュレータ３によるス
レーブマニピュレータ２の動作制御を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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・処置等の手術を行う手術用のマニピ
ュレータ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、腹壁等の体壁に穴を開け、この
穴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、その体腔内での様々な処置を行なう経皮的
内視鏡下手術が、大きな切開を要しない低侵襲なものと
して、近年、注目されている。こうした術式は胆のう摘
出手術や肺の一部を摘出除去する手術等で広く行なわれ
ている。

【０００３】このような手術において、マニピュレータ
に内視鏡や処置具を搭載し、そのマニピュレータによる
内視鏡や処置具を用いた手術を術者に代わって間接的に
行う手術用マニピュレータシステムが、米国特許第５，
２１７，００３号や、特開平７−３２８０１６号公報な
どに示されている。

【０００４】図１６はこの手術用マニピュレータシステ
ムの概略構成を示すものである。このマニピュレータシ
ステムには術野にアクセスするように設置されているス
レーブマニピュレータａと、術者が操作できる領域内に
設置されたジョイスティックなどのマスターマニピュレ
ータｂとが設けられている。ここで、スレーブマニピュ
レータａにはスレーブ制御部ｃ、マスターマニピュレー
タｂにはマスター制御部ｄがそれぞれ連結されている。

【０００５】さらに、スレーブ制御部ｃとマスター制御
部ｄとの間は信号ケーブルなどの通信手段を介して連結
されている。ここで、マスター制御部ｄにはマスターマ
ニピュレータｂの操作部の操作を検出する検出手段が設
けられている。そして、このマスター制御部ｄによって
検出されたマスターマニピュレータｂの操作部の操作状
態が制御信号に変換されて通信手段を介してスレーブ制
御部ｃに伝送されるようになっている。また、スレーブ
制御部ｃからはマスター制御部ｄから送られるマスター
マニピュレータｂの操作部の操作に追従した動きをスレ
ーブマニピュレータａに伝達する制御信号が出力される
ようになっている。

【０００６】そして、こうした手術用マニピュレータの
遠隔操作では、内視鏡等の観察手段によりモニターに映
し出された腹腔内の患部の状態を見ながら、操作者がジ
ョイスティックなどのマスターマニピュレータｂの操作
部を操作することによって例えばマスターマニピュレー
タｂの操作部の操作方向にスレーブマニピュレータａを
動作させるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、手術用マニ
ピュレータシステムではマスターマニピュレータｂの動
作範囲とスレーブマニピュレータａの動作範囲とは一致
していない場合が多く、通常はマスターマニピュレータ
ｂの動作範囲よりもスレーブマニピュレータａの動作範
囲の方が大きくなるように設定されている。そのため、
上記従来構成の手術用マニピュレータシステムではマス
ターマニピュレータｂが動作範囲の限界位置まで移動し
た時点で、スレーブマニピュレータａの動作も停止して
しまうので、スレーブマニピュレータａの動作範囲が実
際にスレーブマニピュレータａが動作可能な動作範囲よ
りも狭い範囲に制限され、スレーブマニピュレータａを
効率よく動かすことが難しい問題がある。

【０００８】本発明は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的は、マスターマニピュレータの機械的な動
作範囲の限界に制限されることなくスレーブマニピュレ
ータを広域で効率よく動作させることができるマニピュ
レータ制御装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、術野
にアクセスするように設置されたスレーブマニピュレー
タと、術者が操作できる領域内に設置され、前記スレー
ブマニピュレータを遠隔的に操作するマスターマニピュ
レータと、このマスターマニピュレータに接続され、前
記マスターマニピュレータの操作を電気信号に変換する
マスター制御部と、前記スレーブマニピュレータおよび
前記マスター制御部にそれぞれ接続され、前記マスター
制御部から送られる前記マスターマニピュレータの操作
に追従した動きを前記スレーブマニピュレータに伝達す
る制御信号を出力するスレーブ制御部と、前記スレーブ
マニピュレータの動作範囲に対応する前記マスターマニ
ピュレータの動作範囲を複数段に切換える切換え手段
と、前記マスターマニピュレータの動作時に前記マスタ
ーマニピュレータの動作範囲の限界位置の近傍位置で前
記切換え手段を切換え操作することにより、前記マスタ
ーマニピュレータの１段目の動作範囲を越えた拡張領域
内で前記マスターマニピュレータによる前記スレーブマ
ニピュレータの動作制御を可能にする前記スレーブマニ
ピュレータの動作範囲拡張手段とを具備したことを特徴
とするマニピュレータ制御装置である。そして、本請求
項１の発明では、マスターマニピュレータの動作時にマ
スターマニピュレータの動作範囲の限界位置の近傍位置
で切換え手段を切換え操作することにより、マスターマ
ニピュレータの１段目の動作範囲を越えた拡張領域内で
マスターマニピュレータによるスレーブマニピュレータ
の動作制御を可能にするようにしたものである。

【００１０】請求項２の発明は、術野にアクセスするよ
うに設置されたスレーブマニピュレータと、術者が操作
できる領域内に設置され、前記スレーブマニピュレータ
を遠隔的に操作するマスターマニピュレータと、このマ
スターマニピュレータに接続され、前記マスターマニピ
ュレータの操作を電気信号に変換するマスター制御部
と、前記スレーブマニピュレータおよび前記マスター制
御部にそれぞれ接続され、前記マスター制御部から送ら
れる前記マスターマニピュレータの操作に追従した動き
を前記スレーブマニピュレータに伝達する制御信号を出
力するスレーブ制御部と、前記スレーブマニピュレータ
の動作範囲に対応する前記マスターマニピュレータの動
作範囲を複数段に切換える切換え手段と、前記マスター
マニピュレータの動作時に前記マスターマニピュレータ
の動作範囲の限界位置の近傍位置で前記切換え手段を切
換え操作することにより、前記マスターマニピュレータ
の１段目の動作範囲を越えた拡張領域内で前記マスター
マニピュレータによる前記スレーブマニピュレータの動
作制御を可能にする前記スレーブマニピュレータの動作
範囲拡張手段と、前記スレーブマニピュレータまたは前
記マスターマニピュレータの動作状態を表示する第１の
画像表示部と、この第１の画像表示部に表示されている
表示マニピュレータの動作範囲全体における前記表示マ
ニピュレータの現在位置となる指標を表示する第２の画
像表示部とを同時に表示可能な表示手段とを具備したこ
とを特徴とするマニピュレータ制御装置である。そし
て、本請求項２の発明では、マスターマニピュレータの
動作時にマスターマニピュレータの動作範囲の限界位置
の近傍位置で切換え手段を切換え操作することにより、
スレーブマニピュレータの動作範囲拡張手段によってマ
スターマニピュレータの１段目の動作範囲を越えた拡張
領域内でマスターマニピュレータによるスレーブマニピ
ュレータの動作制御を可能にする。さらに、スレーブマ
ニピュレータまたはマスターマニピュレータの動作状態
を表示する表示手段の第１の画像表示部にスレーブマニ
ピュレータまたはマスターマニピュレータの動作状態を
表示するとともに、この第１の画像表示部と同時に表示
可能な第２の画像表示部に第１の画像表示部に表示され
ている表示マニピュレータの動作範囲全体における表示
マニピュレータの現在位置となる指標を表示するように
したものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
を図１乃至図６（Ａ），（Ｂ）を参照して説明する。図
１は本実施の形態のマニピュレータ制御装置１のシステ
ム全体の概略構成を示すものである。本実施の形態のマ
ニピュレータ制御装置１には術野にアクセスするように
設置されたスレーブマニピュレータ２と、術者が操作で
きる領域内に設置され、スレーブマニピュレータ２を遠
隔的に操作するマスターマニピュレータ３とが設けられ
ている。ここで、スレーブマニピュレータ２には２組の
スレーブマニピュレータ、すなわち左側スレーブマニピ
ュレータ２ａと、右側スレーブマニピュレータ２ｂとが
設けられている。さらに、マスターマニピュレータ３に
も同様に左側スレーブマニピュレータ２ａを操作する左
側マスターマニピュレータ３ａと、右側スレーブマニピ
ュレータ２ｂを操作する右側マスターマニピュレータ３
ｂとが設けられている。

【００１２】また、２つのスレーブマニピュレータ２
ａ，２ｂ、マスターマニピュレータ３ａ，３ｂはそれぞ
れ略同一構成になっているので、ここでは一方の左側の
スレーブマニピュレータ２ａおよびマスターマニピュレ
ータ３ａの構成のみを説明し、右側のスレーブマニピュ
レータ２ｂおよびマスターマニピュレータ３ｂの同一部
分には同一の符号を付してその説明を省略する。

【００１３】すなわち、本実施の形態の左側のスレーブ
マニピュレータ２ａには細長い挿入部４を備えたマニピ
ュレータ本体５と、このマニピュレータ本体５を駆動す
るスレーブ駆動部６とが設けられている。さらに、挿入
部４の先端部には図３に示すように例えば把持鉗子のよ
うに開閉可能な１対の把持部材７ａ，７ｂを備えた先端
把持部７が設けられている。これらの把持部材７ａ，７
ｂの基端部間は挿入部４の先端部に回動ピン８を中心に
回動可能に連結されている。そして、これらの把持部材
７ａ，７ｂはリンク機構部９によって回動ピン８を中心
に開閉可能に支持されている。

【００１４】また、マニピュレータ本体５はスレーブ駆
動部６内の図示しないマニピュレータ本体駆動ユニット
によって図３中で、Ｘ軸方向（左右方向）、Ｙ軸方向
（上下方向）、Ｚ軸方向（前後方向）にそれぞれ移動可
能に駆動され、かつＺ軸の軸回り方向に回動駆動される
ようになっている。さらに、マニピュレータ本体５の先
端把持部７も同様にスレーブ駆動部６内の図示しない先
端把持部駆動ユニットによって把持部材７ａ，７ｂ間が
回動ピン８を中心に開閉駆動されるようになっている。
なお、図３中で、Ｏｓはスレーブマニピュレータ２ａの
マニピュレータ本体５の原点位置である。

【００１５】また、左側マスターマニピュレータ３ａに
は図２に示すように例えば略鋏型の開閉動作可能なハン
ドル（操作部）１０と、このハンドル１０を図２中で、
Ｘ軸方向（左右方向）、Ｙ軸方向（上下方向）、Ｚ軸方
向（前後方向）にそれぞれ移動可能に、かつＺ軸の軸回
り方向に回動可能に支持する支持機構部１１（図４に示
す）とが設けられている。なお、図２中で、Ｏ_M はマ
スターマニピュレータ３ａのハンドル１０の原点位置で
ある。

【００１６】また、ハンドル１０には図２に示すように
トッププレート１２に一端部が固定された支軸１３と、
この支軸１３の他端部に回動軸１４を中心に回動可能に
連結された２つのハンドル部材１５ａ，１５ｂとが設け
られている。さらに、２つのハンドル部材１５ａ，１５
ｂ間には回動軸１４側にリンク部材１６、自由端部側に
板ばね部材１７がそれぞれ配設されている。そして、こ
のハンドル１０は板ばね部材１７のばね力によって図２
中に実線で示すように全開位置方向に付勢されている。

【００１７】また、このハンドル１０の一方のハンドル
部材１５ａにはストッパ１８が他方のハンドル部材１５
ｂ側に向けて突設されている。そして、このハンドル１
０の閉操作時には図２中に仮想線で示すようにハンドル
部材１５ａのストッパ１８がハンドル部材１５ｂに突き
当たることにより、このハンドル１０の閉操作が規制さ
れ、この状態が全閉位置に設定されている。

【００１８】さらに、ハンドル１０のハンドル部材１５
ａにはポテンショメータ１９が取付けられている。そし
て、このポテンショメータ１９によってハンドル１０の
開閉角度が検出されるようになっている。

【００１９】また、マスターマニピュレータ３ａの支持
機構部１１はパンタグラフ機構を複数組み合わせて構成
された多自由度マニピュレータによって形成されてい
る。ここで、出力節であるトッププレート１２には、３
つのパンタグラフと３つの回転対偶軸とが取付けられて
いる。なお、各パンダグラフ、対偶軸には、図示しない
エンコーダが取付けられている。そして、このエンコー
ダによってハンドル１０の操作を検出する検出手段が形
成されている。さらに、マスターマニピュレータ３には
このマスターマニピュレータ３を操作不能なロック状態
と、このマスターマニピュレータ３の操作が可能なロッ
ク解除状態とに切換える例えば電磁ロック式の図示しな
いロック機構部が組込まれている。

【００２０】また、マスターマニピュレータ３にはこの
マスターマニピュレータ３の操作を電気信号に変換する
マスター制御部２０が接続されている。このマスター制
御部２０にはマスターマニピュレータ３のポテンショメ
ータ１９および支持機構部１１のエンコーダなどの位置
検出装置２１と、例えば位置計算用のコンピュータによ
って形成される演算回路２２とが設けられている。そし
て、位置検出装置２１による左右のマスターマニピュレ
ータ３ａ，３ｂの操作状態の検出データ（Ｌ検出信号、
Ｒ検出信号）は演算回路２２に入力され、この演算回路
２２で位置計算されてマスターマニピュレータ３のハン
ドル１０の操作状態や、ハンドル１０の開閉状態などの
データが算出されるようになっている。

【００２１】さらに、このマスター制御部２０にはマス
ターマニピュレータ３の入力切替え用の入力切替え手段
２３が接続されている。この入力切替え手段２３は例え
ばフットスイッチであり、２つのペダル２３ａ，２３ｂ
が設けられている。そして、一方のペダル２３ａによっ
てマスターマニピュレータ３のロック状態と、ロック解
除状態とを切換えるロック状態の切換え操作部、他方の
ペダル２３ｂによって移動用クラッチの切換え操作部が
それぞれ形成されている。

【００２２】なお、マスターマニピュレータ３を操作す
る術者の近傍位置にはモニター２４が配置されている。
そして、このモニター２４に表示される表示画面を見な
がらマスターマニピュレータ３の操作が行われるように
なっている。

【００２３】また、スレーブマニピュレータ２にはマス
ターマニピュレータ３の操作に追従した動きをスレーブ
マニピュレータ２に伝達する制御信号を出力するスレー
ブ制御部２５が接続されている。このスレーブ制御部２
５にはスレーブマニピュレータ２のスレーブ駆動部６に
組込まれている複数の駆動モータ２６を制御するモータ
駆動回路２７と、例えばスレーブマニピュレータ制御用
のコンピュータによって形成される演算回路２８とが設
けられている。

【００２４】さらに、スレーブ制御部２５の演算回路２
８とマスター制御部２０の演算回路２２との間は例えば
光ファイバーケーブルなどの通信手段２９を介して接続
されている。そして、スレーブ制御部２５ではマスター
制御部２０から送られるマスターマニピュレータ３の操
作に追従した動きをスレーブマニピュレータ２に伝達す
る制御信号を出力するようになっている。

【００２５】また、図６（Ａ）は本実施の形態のマニピ
ュレータ制御装置１におけるマスターマニピュレータ３
の動作範囲Ａと、スレーブマニピュレータ２の動作範囲
Ｂとをそれぞれ示すものである。ここで、マスターマニ
ピュレータ３の動作範囲Ａよりもスレーブマニピュレー
タ２の動作範囲Ｂの方が大きくなるように設定されてい
る。

【００２６】前述の入力切替え手段２３のペダル２３ｂ
を操作することにより、スレーブマニピュレータ２の動
作範囲Ｂに対応するマスターマニピュレータ３の動作範
囲Ａを図６（Ｂ）に示すように複数段（Ａ１、Ａ２、Ａ
３）に切換えるものである。ここで、マスターマニピュ
レータ３の１段目の動作範囲Ａ１の中央位置には原点Ｏ
_M が設定されている。

【００２７】さらに、マスター制御部２０の演算回路２
２にはスレーブマニピュレータ２の動作範囲拡張手段が
内蔵されている。この動作範囲拡張手段はマスターマニ
ピュレータ３の動作時にマスターマニピュレータ３の動
作範囲の限界位置の近傍位置でペダル２３ｂを切換え操
作することにより、マスターマニピュレータ３の１段目
の動作範囲Ａ１を越えた拡張領域Ａ２、Ａ３内でマスタ
ーマニピュレータ３によるスレーブマニピュレータ２の
動作制御を可能にするものである。

【００２８】次に、上記構成の作用について説明する。
本実施の形態のマニピュレータ制御装置１の使用時に
は、マスターマニピュレータ３が術者が操作できる領域
内に設置される。さらに、スレーブマニピュレータ２は
術野にアクセスするように設置される。例えば、図４に
示すように予め診断・処置等の手術を行う患者の腹壁等
の体壁Ｈに図示しないトロッカーによって穴を開け、こ
の穴に刺入されたトロッカー外套管内にスレーブマニピ
ュレータ２の挿入部４が挿入され、このトロッカー外套
管内を通じてスレーブマニピュレータ２の挿入部４が経
皮的に体腔内に挿入された状態にセットされる。このと
き、マスターマニピュレータ３を操作する術者の近傍位
置のモニター２４にはスレーブマニピュレータ２とは別
の場所から経皮的に体腔内に挿入された内視鏡による術
野の内視鏡像、或いはコンピュータグラフィック装置に
よって合成された術野のコンピュータグラフィック画像
（ＣＧ画像）などが表示される。

【００２９】また、スレーブマニピュレータ２およびマ
スターマニピュレータ３のセット後、これらのスレーブ
マニピュレータ２およびマスターマニピュレータ３の原
点（０点）位置を対応させるキャリブレーション動作が
行われる。このキャリブレーション動作時には入力切替
え手段２３のペダル２３ａを踏むことにより、マスター
マニピュレータ３のロックが解除され、マスターマニピ
ュレータ３の左右のマスターマニピュレータ３ａ，３ｂ
が図２中で、Ｘ軸方向（左右方向）、Ｙ軸方向（上下方
向）、Ｚ軸方向（前後方向）にそれぞれ移動可能、かつ
Ｚ軸の軸回り方向に回動可能な状態にそれぞれ切換えら
れるとともに、左右のマスターマニピュレータ３ａ，３
ｂの２つのハンドル部材１５ａ，１５ｂ間が開閉動作可
能な状態にそれぞれ切換えられる。

【００３０】この状態で、マスターマニピュレータ３の
左右のマスターマニピュレータ３ａ，３ｂが任意の位置
に移動され、左右のマスターマニピュレータ３ａ，３ｂ
の原点（０点）位置が設定される。

【００３１】その後、スレーブマニピュレータ２におけ
る２つのスレーブマニピュレータ２ａ，２ｂのスレーブ
駆動部６内の図示しないマニピュレータ本体駆動ユニッ
トおよび先端把持部駆動ユニットが駆動される。これに
より、マニピュレータ本体５が図３中で、Ｘ軸方向（左
右方向）、Ｙ軸方向（上下方向）、Ｚ軸方向（前後方
向）にそれぞれ移動され、かつＺ軸の軸回り方向に回動
駆動されて予め設定された左右のスレーブマニピュレー
タ２ａ，２ｂの原点（０点）位置に移動される。このと
き、スレーブマニピュレータ２ａ，２ｂの移動範囲が予
め決められた適正範囲でない場合は、警告表示等を行い
異常を操作者に告知を行っている。

【００３２】さらに、このキャリブレーション動作の終
了後、本実施の形態のマニピュレータ制御装置１による
診断・処置等の手術が開始される。この手術時には術者
はモニター２４に表示される術野の内視鏡像、或いはＣ
Ｇ画像の画面を見ながらマスターマニピュレータ３の左
右のマスターマニピュレータ３ａ，３ｂがそれぞれ操作
される。このとき、左側マスターマニピュレータ３ａの
ハンドル１０が術者の左手、右側マスターマニピュレー
タ３ｂのハンドル１０が術者の右手で握られた状態でそ
れぞれ操作され、左側マスターマニピュレータ３ａによ
って左側スレーブマニピュレータ２ａ、右側マスターマ
ニピュレータ３ｂによって右側スレーブマニピュレータ
２ｂがそれぞれ独立に遠隔操作される。

【００３３】例えば、左側マスターマニピュレータ３ａ
のハンドル１０を図２中で、Ｘ軸方向（左右方向）、Ｙ
軸方向（上下方向）、Ｚ軸方向（前後方向）にそれぞれ
移動させ、かつＺ軸の軸回り方向に回動させた場合には
このときのマスターマニピュレータ３ａの動作がマスタ
ー制御部２０の位置検出装置２１で検出される。この位
置検出装置２１からの検出データは演算回路２２に入力
される。このとき、マスターマニピュレータ３のポテン
ショメータ１９および支持機構部１１のエンコーダなど
の位置検出装置２１で得られたマスターマニピュレータ
３のハンドル１０の開閉角度や、ハンドル１０のＸ軸方
向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の各移動量や、Ｚ軸の軸回り方
向の回動角度などのマスターマニピュレータ３の可動部
の位置・姿勢などの操作情報の検出信号であるアナログ
出力は演算回路２２のＡ／Ｄ変換器３０によって例えば
２５６階調のデジタル出力の制御信号に変換されてＣＰ
Ｕ３３に入力される。そして、この演算回路２２のＣＰ
Ｕ３３で位置計算されてマスターマニピュレータ３のハ
ンドル１０の操作状態や、ハンドル１０の開閉状態など
のデータが算出される。

【００３４】さらに、マスター制御部２０の演算回路２
２で位置計算された算出データは光ファイバーケーブル
などの通信手段２９を介してスレーブ制御部２５に送信
される。ここで、マスターマニピュレータ３のハンドル
１０のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の各移動量の検出
データは伝達倍率変換手段４１で設定されている変換倍
率になるようにＣＰＵ３３内の図示しない伝達倍率変換
回路によって任意の伝達倍率に変換されてスレーブ制御
部２５に伝送され、ハンドル１０の開閉角度の検出デー
タは１：１でスレーブ制御部２５に伝送される。

【００３５】また、スレーブ制御部２５では受信された
制御信号にもとづいて演算回路２８によってスレーブ駆
動部６に組込まれているモータ駆動回路２７の複数の駆
動モータ２６を制御する制御信号が算出される。そし
て、このスレーブ制御部２５から出力される制御信号が
左側スレーブマニピュレータ２ａに伝達され、左側スレ
ーブマニピュレータ２ａが遠隔的に操作される。このと
き、左側スレーブマニピュレータ２ａは左側マスターマ
ニピュレータ３ａのハンドル１０の動きに追従して動
く。なお、右側マスターマニピュレータ３ｂの操作時に
も同様の作用によって右側スレーブマニピュレータ２ｂ
の動作が制御され、右側マスターマニピュレータ３ｂの
操作に追従して右側スレーブマニピュレータ２ｂが動く
ようになっている。

【００３６】また、本実施の形態のマニピュレータ制御
装置１ではマスターマニピュレータ３の動作中、マスタ
ー制御部２０の動作範囲拡張手段によってマスターマニ
ピュレータ３の動作範囲の限界位置の近傍位置でペダル
２３ｂを切換え操作することにより、マスターマニピュ
レータ３の１段目の動作範囲Ａ１を越えた拡張領域Ａ
２、Ａ３内でマスターマニピュレータ３によるスレーブ
マニピュレータ２の動作制御を可能にする動作範囲拡張
操作が図５に示すフローチャートにしたがって次のよう
に行われる。

【００３７】まず、ステップＳ１で、マスターマニピュ
レータ３の位置検出が行われる。続いて、次のステップ
Ｓ２では、マスターマニピュレータ３の現在位置が１段
目の動作範囲Ａ１内か、否かが判断される。ここで、マ
スターマニピュレータ３の現在位置が１段目の動作範囲
Ａ１内の場合にはステップＳ１に戻される。

【００３８】そして、ステップＳ２で、マスターマニピ
ュレータ３の現在位置が１段目の動作範囲Ａ１内ではな
い状態、すなわちマスターマニピュレータ３が１段目の
動作範囲Ａ１の限界位置に達したと判断された場合には
次のステップＳ３に進む。このステップＳ３では、スレ
ーブマニピュレータ２の動作が停止される。

【００３９】その後、次のステップＳ４では、ペダル２
３ｂによる切換え操作が行われた（オン状態）か、否か
が判断される。ここで、ペダル２３ｂがオフ状態である
と判断された場合にはステップＳ３に戻される。

【００４０】また、ステップＳ４で、ペダル２３ｂがオ
ン状態であると判断された場合には次のステップＳ５に
進む。このステップＳ５では、マスターマニピュレータ
３の動作データがキャンセルされるとともに、マスター
マニピュレータ３が原点Ｏ_M 位置に戻される。

【００４１】続いて、次のステップＳ６では、マスター
マニピュレータ３が原点Ｏ_M 位置か、否かが判断され
る。ここで、マスターマニピュレータ３が原点Ｏ_M 位
置ではないと判断された場合にはステップＳ５に戻され
る。

【００４２】また、ステップＳ６で、マスターマニピュ
レータ３が原点Ｏ_M 位置と判断された場合には次のス
テップＳ７に進み、マスターマニピュレータ３の操作が
再開される。このとき、マスターマニピュレータ３は１
段目の動作範囲Ａ１の次の段階の動作範囲Ａ２、または
Ａ３で操作される。そのため、この状態ではマスターマ
ニピュレータ３の１段目の動作範囲Ａ１を越えた拡張領
域の動作範囲Ａ２、またはＡ３内でマスターマニピュレ
ータ３によるスレーブマニピュレータ２の動作制御が可
能となる。

【００４３】以上の動作範囲拡張操作を、Ｘ軸，Ｙ軸，
Ｚ軸のそれぞれで行なうことにより、スレーブマニピュ
レータ２をこのスレーブマニピュレータ２の機械的な動
作限界まで動かすことが可能となる。

【００４４】そこで、上記構成のものにあっては次の効
果を奏する。すなわち、本実施の形態ではマスター制御
部２０にスレーブマニピュレータ２の動作範囲Ｂに対応
するマスターマニピュレータ３の動作範囲Ａを図６
（Ｂ）に示すように複数段（Ａ１、Ａ２、Ａ３）に切換
える入力切換え手段２３を接続するとともに、マスター
制御部２０の演算回路２２にはマスターマニピュレータ
３の動作時にマスターマニピュレータ３の動作範囲の限
界位置の近傍位置で入力切換え手段２３を切換え操作す
ることにより、マスターマニピュレータ３の１段目の動
作範囲Ａ１を越えた拡張領域の動作範囲Ａ２、Ａ３内で
マスターマニピュレータ３によるスレーブマニピュレー
タ２の動作制御を可能にするスレーブマニピュレータ２
の動作範囲拡張手段を内蔵させたものである。そのた
め、マスターマニピュレータ３の操作中に１段目の動作
範囲Ａ１の動作限界がきた時点で、入力切換え手段２３
を用いてマスター制御部２０からスレーブ制御部２５へ
のデータ送信をキャンセルし、マスターマニピュレータ
３を動ける位置に戻してやる。この作業により、マスタ
ーマニピュレータ３の可動範囲が１段目の動作範囲Ａ１
からこの１段目の動作範囲Ａ１を越えた拡張領域の動作
範囲Ａ２、またはＡ１からＡ３へと拡張させることがで
き、スレーブマニピュレータ２の動作範囲Ｂの全体をマ
スターマニピュレータ３の複数段の動作範囲Ａ１、Ａ
２、Ａ３で網羅することができる。またＡ２からＡ３へ
の動作範囲の変更では伝達倍率変換手段４１の倍率変換
を例えば１：５から１：２に切り替えることにより、Ａ
２からＡ３へ直ちに変換される。したがって、マスター
マニピュレータ３の機械的な動作範囲の限界に制限され
ることなくスレーブマニピュレータ２を広域で効率よく
動作させることができる。

【００４５】また、図７乃至図１０（Ａ），（Ｂ）は本
発明の第２の実施の形態を示すものである。本実施の形
態は第１の実施の形態（図１乃至図６（Ａ），（Ｂ）参
照）のマニピュレータ制御装置１におけるマスター制御
部２０の構成を次の通り変更したものである。

【００４６】すなわち、本実施の形態では図７に示すよ
うにマスター制御部２０内に制御部５１と、グラフィッ
クボード５２と、位置計算処理部５３と、ＣＧ処理部５
４と、ミキサー５５とが設けられている。ここで、制御
部５１には入力切替え手段２３と、グラフィックボード
５２と、位置計算処理部５３とがそれぞれ接続されてい
る。

【００４７】さらに、グラフィックボード５２の入力端
には内視鏡などのスコープ５６に接続されたＣＣＵ５７
の出力端が接続されている。また、ミキサー５５には２
つの入力端と１つの出力端とが設けられている。そし
て、ミキサー５５の一方の入力端にはグラフィックボー
ド５２の出力端が接続されている。

【００４８】また、位置計算処理部５３にはＣＧ処理部
５４と、スレーブ制御部２５が接続されている。さら
に、ＣＧ処理部５４はミキサー５５の他方の入力端に接
続されている。このミキサー５５の出力端にはモニター
２４が接続されている。

【００４９】次に、上記構成の作用について説明する。
本実施の形態ではマスターマニピュレータ３の左右のマ
スターマニピュレータ３ａ，３ｂの操作時には図９
（Ａ）に示すように操作者用モニター２４に映っている
左右のスレーブマニピュレータ２ａ，２ｂの画像を見な
がら行なう。

【００５０】図９（Ｂ）は左右のマスターマニピュレー
タ３ａ，３ｂを操作している間にＲ（右）側のスレーブ
マニピュレータ２ｂが操作者用モニター２４の画面内か
ら外れた部分に移動してしまった状態を示すものであ
る。この状態では操作者はＲ（右）側のスレーブマニピ
ュレータ２ｂがどこにあるか、認識できないので、左右
のマスターマニピュレータ３ａ，３ｂが非常に操作し難
いものとなる。

【００５１】そこで、図１０に示すように操作者用モニ
ター２４の画面上に、この画面全体の大部分に表示され
る第１の画像表示部５８と、この第１の画像表示部５８
内に局部的に子画面として同時にスーパーインポーズで
表示される第２の画像表示部５９とを設け、第１の画像
表示部５８に表示マニピュレータである左右のスレーブ
マニピュレータ２ａ，２ｂを表示させるとともに、第２
の画像表示部５９には表示マニピュレータである左右の
スレーブマニピュレータ２ａ，２ｂの動作範囲全体にお
けるこの表示マニピュレータ２ａ，２ｂの現在位置とな
る指標６０、６１を同時にスーパーインポーズで表示す
るようになっている。なお、第２の画像表示部５９には
スレーブマニピュレータ２のすべての動作範囲をモニタ
できるような３次元グラフィック等の表示を映し出すよ
うになっている。

【００５２】図８はこの操作者用モニター２４の画面切
換え動作を説明するためのフローチャートである。本実
施の形態のマニピュレータ制御装置１の使用時には、ま
ずステップＳ１１で、左右のスレーブマニピュレータ２
ａ，２ｂのキャリブレーション動作が完了しているか、
否かが判断される。ここで、キャリブレーション動作が
完了していない場合にはステップＳ１１に戻される。ま
た、ステップＳ１１でキャリブレーション動作が完了し
ていると判断された場合には次のステップＳ１２に進
む。

【００５３】このステップＳ１２では、スーパーインポ
ーズがオンされているか、否かが判断される。ここで、
スーパーインポーズがオンされている場合には次のステ
ップＳ１３に進む。このステップＳ１３では図１０
（Ａ）に示すようにモニター２４の子画面である第２の
画像表示部５９に表示マニピュレータ２ａ，２ｂの現在
位置となる指標６０、６１が同時にスーパーインポーズ
で表示される。

【００５４】なお、ステップＳ１２で、スーパーインポ
ーズがオンされていない場合には次のステップＳ１４
で、モニター２４の画面全体の大部分である第１の画像
表示部５８の画面上に、スコープ５６による観察画像の
みが表示され、その状態でマスタースレーブシステムを
操作する。その後、ステップＳ１２に戻される。

【００５５】また、ステップＳ１３で、モニター２４の
子画面である第２の画像表示部５９に表示マニピュレー
タ２ａ，２ｂの現在位置となる指標６０、６１が同時に
スーパーインポーズで表示されたのち、次のステップＳ
１５で、スレーブマニピュレータ２の位置が動いている
か、否かが判断される。ここで、スレーブマニピュレー
タ２の位置が動いていないと判断された場合にはステッ
プＳ１５に戻される。

【００５６】また、ステップＳ１５で、スレーブマニピ
ュレータ２の位置が動いたと判断された場合には次のス
テップＳ１６に進む。このとき、スレーブマニピュレー
タ２の位置データが更新され、ＣＧがモニター２４の第
２の画像表示部５９の画面に反映される。これにより、
スレーブマニピュレータ２の現在位置がわかり、マスタ
ーマニピュレータ３側から送られてくる位置情報を利用
してスレーブマニピュレータ２のすべての動作範囲をモ
ニタできるような３次元グラフィック等の表示を映し出
す。この時、グラフィックにおけるスレーブマニピュレ
ータ２の左側と右側の表示を違う色で示すことにより、
操作者はスレーブマニピュレータ２の左、右を間違える
ことなく確認できる。

【００５７】そこで、本実施の形態ではマスターマニピ
ュレータ３の操作者用モニター２４の画面上で、スレー
ブマニピュレータ２が映らない場所に移動しても、操作
者はマスター操作者用モニター２４の画面上にあるスレ
ーブマニピュレータ２の現在位置表示手段を見ることに
よりスレーブマニピュレータ２の現在位置を知ることが
でき、操作者は思った通りにスレーブマニピュレータ２
を操作することができる。

【００５８】また、図１１乃至図１３（Ａ），（Ｂ）は
本発明の第３の実施の形態を示すものである。本実施の
形態は第２の実施の形態（図７乃至図１０（Ａ），
（Ｂ）参照）のマスター制御部２０の構成をさらに次の
通り変更したものである。

【００５９】すなわち、本実施の形態では図１１に示す
ようにマスター制御部２０内の位置計算処理部５３にマ
スターマニピュレータ３の位置検出装置２１を接続した
ものである。そして、本実施の形態では図１３（Ａ）に
示すようにモニター２４の第１の画像表示部５８に表示
マニピュレータである左右のスレーブマニピュレータ２
ａ，２ｂを表示させるとともに、モニター２４の子画面
である第２の画像表示部５９には左右のマスターマニピ
ュレータ３ａ，３ｂの現在位置となる指標６３、６４を
同時にスーパーインポーズで表示するようになってい
る。

【００６０】また、図１２はこの操作者用モニター２４
の画面切換え動作を説明するためのフローチャートであ
る。なお、本実施の形態のマニピュレータ制御装置１の
使用時には、操作者用モニター２４の第１の画像表示部
５８には表示マニピュレータである左右のスレーブマニ
ピュレータ２ａ，２ｂが既に表示されている。この状態
で、まずステップＳ２１で、左右のマスターマニピュレ
ータ３ａ，３ｂのキャリブレーション動作が完了してい
るか、否かが判断される。ここで、キャリブレーション
動作が完了していない場合にはステップＳ２１に戻され
る。また、ステップＳ２１でキャリブレーション動作が
完了していると判断された場合には次のステップＳ２２
に進む。

【００６１】このステップＳ２２では、スーパーインポ
ーズがオンされているか、否かが判断される。ここで、
スーパーインポーズがオンされている場合には次のステ
ップＳ２３に進む。このステップＳ２３では図１３
（Ａ）に示すようにモニター２４の子画面である第２の
画像表示部５９に左右のマスターマニピュレータ３ａ，
３ｂの現在位置となる指標６３、６４が同時にスーパー
インポーズで表示される。

【００６２】なお、ステップＳ２２で、スーパーインポ
ーズがオンされていない場合には次のステップＳ２４
で、モニター２４の画面全体の大部分である第１の画像
表示部５８の画面上に、スコープ５６による観察画像の
みが表示され、その状態でマスタースレーブシステムを
操作する。その後、ステップＳ２２に戻される。

【００６３】また、ステップＳ２３で、モニター２４の
子画面である第２の画像表示部５９に左右のマスターマ
ニピュレータ３ａ，３ｂの現在位置となる指標６３、６
４が同時にスーパーインポーズで表示されたのち、次の
ステップＳ２５で、フットスイッチのペダル２３ｂがオ
ンされたか、否かが判断される。ここで、フットスイッ
チのペダル２３ｂがオンされたと判断された場合には次
のステップＳ２６に進む。このステップＳ２６では左右
のマスターマニピュレータ３ａ，３ｂの位置データが更
新され、第２の画像表示部５９に表示される現在位置と
なる指標６３、６４のＣＧがモニター２４の画面に反映
される。例えば、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が３次元表示のＣＧ処
理に必要なマスターマニピュレータ３ａ，３ｂの座標、
（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）が左右のマスターマニピュレータ
３ａ，３ｂの原点位置、Ａ，Ｂ，Ｃがそれぞれの移動量
である場合、フットスイッチのペダル２３ｂがオンされ
たときの移動量はＸ０＋Ａ，Ｙ０＋Ｂ，Ｚ０＋Ｃとな
り、これが蓄積される。これにより、左右のマスターマ
ニピュレータ３ａ，３ｂの現在位置がわかる。

【００６４】なお、ステップＳ２５で、フットスイッチ
のペダル２３ｂがオンされていないと判断された場合に
はステップＳ２５の直前に戻る。

【００６５】また、ステップＳ２６の処理の後、次のス
テップＳ２８に進む。このステップＳ２８ではフットス
イッチのペダル２３ｂがオフされたか、否かが判断され
る。ここで、フットスイッチのペダル２３ｂがオフされ
たと判断された場合には次のステップＳ２９に進む。こ
のステップＳ２９では左右のマスターマニピュレータ３
ａ，３ｂの位置データがキャンセルされ、第２の画像表
示部５９に表示される現在位置となる指標６３、６４の
ＣＧがモニター２４の画面に反映しない。なお、ステッ
プＳ２８で、フットスイッチのペダル２３ｂがオフされ
たと判断されない場合にはステップＳ２６に戻される。

【００６６】そこで、本実施の形態では左右のマスター
マニピュレータ３ａ，３ｂの移動操作量をモニター２４
の子画面である第２の画像表示部５９にスーパーインポ
ーズで表示させることができる。ここで、例えば図１３
（Ｂ）に示すように第２の画像表示部５９に表示されて
いる左側のマスターマニピュレータ３ａの指標６３を赤
い円で示し、右側のマスターマニピュレータ３ｂの指標
６４を青い円で示す。これにより、モニター２４のスー
パーインポーズの子画面である第２の画像表示部５９を
目視することにより、操作者は左右のマスターマニピュ
レータ３ａ，３ｂの現在位置が左右のマスターマニピュ
レータ３ａ，３ｂの原点位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）から
どれだけ動かした状態（離れた状態）かを簡単に確認す
ることができる。そして、モニター２４の第２の画像表
示部５９内の２つの指標６３，６４を原点に戻す方向に
操作することにより、スレーブマニピュレータ２ａ，２
ｂを初期位置に戻すことができる。

【００６７】したがって、本実施の形態ではスレーブマ
ニピュレータ２ａ，２ｂの操作時にスレーブマニピュレ
ータ２ａ，２ｂの移動量が大きくなり、スレーブマニピ
ュレータ２ａ，２ｂの少なくとも一方がモニター２４の
画面内から外れ、操作者が見失った場合でもモニター２
４の第２の画像表示部５９内の２つの指標６３，６４の
位置を確認しながら左右のマスターマニピュレータ３
ａ，３ｂを操作することにより、モニター２４の画面内
から外れたスレーブマニピュレータ２ａ、または２ｂを
簡単にモニター２４の画面内に戻すことができる。

【００６８】また、図１４および図１５は本発明の第４
の実施の形態を示すものである。本実施の形態は第３の
実施の形態（図１１乃至図１３（Ａ），（Ｂ）参照）の
マスター制御部２０の構成をさらに次の通り変更したも
のである。

【００６９】すなわち、本実施の形態では図１４に示す
ようにマスターマニピュレータ３に倍率変換スイッチ７
１を設け、マスターマニピュレータ３の操作時にこの倍
率変換スイッチ７１によって移動倍率を切換えることに
より、すばやくスレーブマニピュレータ２ａ，２ｂを移
動させることができるようにしたものである。

【００７０】また、図１５は本実施の形態の操作者用モ
ニター２４の画面切換え動作を説明するためのフローチ
ャートの要部である。なお、本実施の形態では第３の実
施の形態のフローチャート（図１２参照）の一部（ステ
ップＳ２６とステップＳ２８との間の処理）が図１５の
通り変更されたもので、残りの部分は図１２のフローチ
ャートと同じである。そこで、ここではこの変更部分の
処理について説明する。

【００７１】すなわち、本実施の形態ではステップＳ２
６での処理の後、次のステップＳ３１に進む。このステ
ップＳ３１では倍率変換スイッチ７１がオンされたか、
否かが判断される。ここで、倍率変換スイッチ７１がオ
ンされたと判断された場合には次のステップＳ３２に進
む。このステップＳ３２ではスレーブマニピュレータ２
ａ，２ｂの移動倍率をアップする操作が行われる。その
後、ステップＳ２８に進む。なお、ステップＳ３１で、
倍率変換スイッチ７１がオンされていないと判断されな
い場合にはそのままステップＳ２８に進む。

【００７２】そこで、上記構成のものにあっては次の効
果を奏する。すなわち、本実施の形態ではマスターマニ
ピュレータ３に倍率変換スイッチ７１を設けたので、マ
スターマニピュレータ３の操作時にこの倍率変換スイッ
チ７１によって移動倍率を切換えることにより、すばや
くスレーブマニピュレータ２ａ，２ｂを移動させること
ができる。また、移動倍率の切換え時には操作者用モニ
ター２４の画面も同時に切換えることにより、操作の安
全性を高めることができる。

【００７３】さらに、本発明は上記実施の形態に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々変形実施できることは勿論である。次に、本出願の他
の特徴的な技術事項を下記の通り付記する。 記 （付記項１） マスタースレーブ装置において、マスタ
ーマニピュレータのメカ的可動限界範囲に依存せず、ス
レーブマニピュレータを広域で動作させる手段を備えた
マスタースレーブ装置。

【００７４】（付記項２） マスタースレーブ装置にお
いて、マスター操作者が見るモニター画面上にスレーブ
の実映像のみでなくスレーブの現在位置を表わす表示手
段を備えたマスタースレーブ装置。

【００７５】（付記項３） 前記表示手段は、前記モニ
ターの表示画面内の一部にスーパーインポーズされた子
画面表示部によって形成され、前記表示画面内にスレー
ブの実映像、前記子画面表示部に前記スレーブの現在位
置を表わす指標がそれぞれ表示されるものであることを
特徴とする付記項２のマスタースレーブ装置。

【００７６】（付記項４） 前記子画面表示部は、左右
のスレーブマニピュレータを異なる色で識別して表示す
る色表示手段を備えていることを特徴とする付記項３の
マスタースレーブ装置。

【００７７】（付記項５） 前記子画面表示部は、左右
のスレーブマニピュレータの動作範囲の切換え状態を表
示する切換え状態表示手段を備えていることを特徴とす
る付記項３のマスタースレーブ装置。

【００７８】（付記項６） 前記マスターマニピュレー
タの動作範囲を複数段に切換え、前記マスターマニピュ
レータの１段目の動作範囲を越えた広域の動作範囲で前
記スレーブマニピュレータを動作させている状態で、前
記スレーブマニピュレータを原点位置に戻す際に、前記
子画面表示部に表示される前記スレーブマニピュレータ
の表示画面を任意の高倍率に表示倍率を高める表示倍率
変更手段を備えていることを特徴とする付記項３のマス
タースレーブ装置。

【００７９】（付記項１、２の従来技術） 手術用マニ
ピュレータシステムが、米国特許第５，２１７，００３
号や、特開平７−３２８０１６号公報などに示されてい
る。

【００８０】（付記項１が解決しようとする課題） 従
来の技術では、マスターマニピュレータの可動範囲に限
界が来ると、その時点でスレーブマニピュレータも動作
が停止してしまう。

【００８１】（付記項２が解決しようとする課題） ま
た、スレーブマニピュレータの位置によっては、マスタ
ーマニピュレータ操作者順のモニタ上でスレーブマニピ
ュレータの映像がモニタ範囲外に出てしまい実映像だけ
ではスレーブマニピュレータの位置が分からず、操作し
ずらくなっていた。

【００８２】（付記項１、２の目的） マスターマニピ
ュレータのメカ的可動限界範囲に依存せずスレーブマニ
ピュレータを広域で動作させることと、前記スレーブマ
ニピュレータの位置をマスター操作者に認識させること
のできるマスタースレーブシステムの提供。

【００８３】（付記項１の効果） マスターマニピュレ
ータのメカ的可動限界範囲に依存せずスレーブを広域で
動作させることが可能。

【００８４】（付記項２の効果） マスター操作者用モ
ニターの画面上で、スレーブが映らなくなってしまうと
ころに移動してしまっても、操作者はマスター操作者用
モニター画面上にあるスレーブの現在位置表示手段を見
ることによりスレーブの現在位置を知ることができ、操
作者は思った通りにマスタースレーブ装置を操作するこ
とができる。

【００８５】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、マスターマニ
ピュレータの動作時にマスターマニピュレータの動作範
囲の限界位置の近傍位置で切換え手段を切換え操作する
ことにより、マスターマニピュレータの１段目の動作範
囲を越えた拡張領域内でマスターマニピュレータによる
スレーブマニピュレータの動作制御を可能にするように
したので、マスターマニピュレータの機械的な動作範囲
の限界に制限されることなくスレーブマニピュレータを
広域で効率よく動作させることができる。

【００８６】請求項２の発明によれば、マスターマニピ
ュレータの動作時にマスターマニピュレータの動作範囲
の限界位置の近傍位置で切換え手段を切換え操作するこ
とにより、スレーブマニピュレータの動作範囲拡張手段
によってマスターマニピュレータの１段目の動作範囲を
越えた拡張領域内でマスターマニピュレータによるスレ
ーブマニピュレータの動作制御を可能にしたので、マス
ターマニピュレータの機械的な動作範囲の限界に制限さ
れることなくスレーブマニピュレータを広域で効率よく
動作させることができる。さらに、スレーブマニピュレ
ータまたはマスターマニピュレータの動作状態を表示す
る表示手段の第１の画像表示部にスレーブマニピュレー
タまたはマスターマニピュレータの動作状態を表示する
とともに、この第１の画像表示部と同時に表示可能な第
２の画像表示部に第１の画像表示部に表示されている表
示マニピュレータの動作範囲全体における表示マニピュ
レータの現在位置となる指標を表示することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態におけるマニピュ
レータ制御装置のシステム全体の概略構成図。

【図２】 第１の実施の形態のマニピュレータ制御装置
におけるマスターマニピュレータの操作部を一部断面に
して示す側面図。

【図３】 第１の実施の形態のマニピュレータ制御装置
におけるスレーブマニピュレータの先端把持部を示す要
部の斜視図。

【図４】 第１の実施の形態のマニピュレータ制御装置
の使用状態を示す全体の概略構成図。

【図５】 第１の実施の形態のマニピュレータ制御装置
におけるモニターの画面切換え動作を説明するためのフ
ローチャート。

【図６】 （Ａ）は第１の実施の形態のマニピュレータ
制御装置におけるマスターマニピュレータの動作範囲と
スレーブマニピュレータの動作範囲とを説明するための
説明図、（Ｂ）はマスターマニピュレータの動作範囲の
切換え動作を説明するための説明図。

【図７】 本発明の第２の実施の形態のマニピュレータ
制御装置におけるマスター制御部の概略構成図。

【図８】 第２の実施の形態のマニピュレータ制御装置
におけるモニターの画面切換え動作を説明するためのフ
ローチャート。

【図９】 第２の実施の形態のマニピュレータ制御装置
におけるモニターの表示画面を示すもので、（Ａ）はモ
ニターの画面内に左右のスレーブマニピュレータが両方
とも表示されている状態を示す平面図、（Ｂ）は右側の
スレーブマニピュレータがモニターの画面から外れてい
る状態を示す平面図。

【図１０】 （Ａ）は第２の実施の形態のマニピュレー
タ制御装置におけるモニターに子画面がスーパーインポ
ーズされている状態を示す平面図、（Ｂ）はスーパーイ
ンポーズ画面を示す平面図。

【図１１】 本発明の第３の実施の形態のマニピュレー
タ制御装置におけるマスター制御部の概略構成図。

【図１２】 第３の実施の形態のマニピュレータ制御装
置におけるモニターの画面切換え動作を説明するための
フローチャート。

【図１３】 （Ａ）は第３の実施の形態のマニピュレー
タ制御装置におけるモニターに子画面がスーパーインポ
ーズされている状態を示す平面図、（Ｂ）はスーパーイ
ンポーズ画面を示す平面図。

【図１４】 本発明の第４の実施の形態のマニピュレー
タ制御装置におけるマスター制御部の概略構成図。

【図１５】 第４の実施の形態のマニピュレータ制御装
置におけるモニターの画面切換え動作を説明するための
フローチャート。

【図１６】 従来の手術用マニピュレータシステムの概
略構成図。

【符号の説明】

２ スレーブマニピュレータ ３ マスターマニピュレータ ２０ マスター制御部 ２５ スレーブ制御部 ２８ 演算回路 ４１ 入力切換え装置（切換え手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 裕史 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 関 敬一 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3F059 AA10 BC02 CA08 DA08 DB01 DB05 DD01 EA05 FA03 FA05 FB12 FB22 FC01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 術野にアクセスするように設置されたス
   レーブマニピュレータと、 術者が操作できる領域内に設置され、前記スレーブマニ
   ピュレータを遠隔的に操作するマスターマニピュレータ
   と、 このマスターマニピュレータに接続され、前記マスター
   マニピュレータの操作を電気信号に変換するマスター制
   御部と、 前記スレーブマニピュレータおよび前記マスター制御部
   にそれぞれ接続され、前記マスター制御部から送られる
   前記マスターマニピュレータの操作に追従した動きを前
   記スレーブマニピュレータに伝達する制御信号を出力す
   るスレーブ制御部と、 前記スレーブマニピュレータの動作範囲に対応する前記
   マスターマニピュレータの動作範囲を複数段に切換える
   切換え手段と、 前記マスターマニピュレータの動作時に前記マスターマ
   ニピュレータの動作範囲の限界位置の近傍位置で前記切
   換え手段を切換え操作することにより、前記マスターマ
   ニピュレータの１段目の動作範囲を越えた拡張領域内で
   前記マスターマニピュレータによる前記スレーブマニピ
   ュレータの動作制御を可能にする前記スレーブマニピュ
   レータの動作範囲拡張手段とを具備したことを特徴とす
   るマニピュレータ制御装置。
2. 【請求項２】 術野にアクセスするように設置されたス
   レーブマニピュレータと、 術者が操作できる領域内に設置され、前記スレーブマニ
   ピュレータを遠隔的に操作するマスターマニピュレータ
   と、 このマスターマニピュレータに接続され、前記マスター
   マニピュレータの操作を電気信号に変換するマスター制
   御部と、 前記スレーブマニピュレータおよび前記マスター制御部
   にそれぞれ接続され、前記マスター制御部から送られる
   前記マスターマニピュレータの操作に追従した動きを前
   記スレーブマニピュレータに伝達する制御信号を出力す
   るスレーブ制御部と、 前記スレーブマニピュレータの動作範囲に対応する前記
   マスターマニピュレータの動作範囲を複数段に切換える
   切換え手段と、 前記マスターマニピュレータの動作時に前記マスターマ
   ニピュレータの動作範囲の限界位置の近傍位置で前記切
   換え手段を切換え操作することにより、前記マスターマ
   ニピュレータの１段目の動作範囲を越えた拡張領域内で
   前記マスターマニピュレータによる前記スレーブマニピ
   ュレータの動作制御を可能にする前記スレーブマニピュ
   レータの動作範囲拡張手段と、 前記スレーブマニピュレータまたは前記マスターマニピ
   ュレータの動作状態を表示する第１の画像表示部と、こ
   の第１の画像表示部に表示されている表示マニピュレー
   タの動作範囲全体における前記表示マニピュレータの現
   在位置となる指標を表示する第２の画像表示部とを同時
   に表示可能な表示手段とを具備したことを特徴とするマ
   ニピュレータ制御装置。