JPH0889506A - マニピュレータシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】各マニピュレータの位置を認識してマニピュレ
ータ間で干渉、接触等が発生するのを確実に防止する。 【構成】キー入力部５と、このキー入力部５により入力
された基準座標系原点Ｏからマニピュレータ３上の点
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄまでの距離の情報に基づいて、制御する
マニピュレータ３及びこのマニピュレータ３の周辺に位
置するマニピュレータの固有座標系間の位置関係を認識
するコントローラ部４と設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、スコープ又は処置具
等を制御する複数のマニピュレータユニットから構成さ
れたマニピュレータシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】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( 診察を含む )を行う経
皮的内視鏡下手術が、大きな切開が必要とないため、患
者に負担をかけずにできる手術として近年注目されてい
る。

【０００３】この内視鏡下手術では、マニピュレータに
内視鏡( スコープ )や処置具を搭載し、内視鏡及び処理
具を使用した手術を術者に代わってマニピュレータによ
り間接的に行う手術用マニピュレータシステムが提案さ
れている。

【０００４】図２０は、この手術用マニピュレータシス
テムの概略を示す図である。６１は、寝台６２に載置さ
れ、腹腔鏡下手術を受ける被体である。この被体６１の
腹部内側の腹腔は気腹針（図示せず）により炭酸（ＣＯ
2 ）ガスが送り込まれて膨脹させられている。

【０００５】この被体６１の腹部には第１のトラカール
６３及び第２のトラカール６４が差込まれ、その孔には
それぞれスコープ６５及び摘出等の処置を行う処置具６
６が挿入される。

【０００６】前記スコープ６５及び前記処置具６６は、
第１のマニピュレータ６７及び第２のマニピュレータ６
８により固定点Ｔ１及び固定点Ｔ２で固定支持されてい
る。また前記第１のマニピュレータ６７及び前記第２の
マニピュレータ６８は、それぞれ取付位置Ｏ１及び取付
位置Ｏ２に設置されている。

【０００７】従って、このような手術用マニピュレータ
による間接的操作では、スコープによりモニタに映し出
された腹腔内の患部の状態を見ながら、操作者は、処置
具をマニピュレータにより操作することになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】マニピュレータの台数
が多くなると、各マニピュレータ間の動作範囲が互いに
重なり合うことになり、マニピュレータの動作状態によ
っては、マニピュレータ間で干渉、接触等が発生する可
能性があるという問題があった。

【０００９】そこでこの発明は、各マニピュレータの位
置を認識してマニピュレータ間で干渉、接触等が発生す
るのを確実に防止することができるマニピュレータシス
テムを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、体腔内の観
察を行うスコープ又は体腔内で患部の処置を行う処置具
等を制御する複数のマニピュレータユニットから構成さ
れたマニピュレータシステムにおいて、各マニピュレー
タユニットは、スコープ又は処置具等を支持するマニピ
ュレータと、このマニピュレータの基準位置の情報及び
少なくともこのマニピュレータの周辺に位置する他の各
マニピュレータユニットに設けられたマニピュレータの
基準位置の情報を発生する発生手段と、この発生手段に
より発生した各マニピュレータの基準位置の情報に基づ
いてマニピュレータを制御する制御手段とを設けたもの
である。

【００１１】

【作用】このような構成の本発明において、各マニピュ
レータユニット毎に、発生手段により、自己のマニピュ
レータの基準位置及び少なくともこのマニピュレータの
周辺に位置する他のマニピュレータの基準位置の情報が
発生し、これらの基準位置の情報に基づいて、制御手段
により、マニピュレータが制御される。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の第１実施例を図１乃至図３
を参照して説明する。なおこの第１実施例以降の各実施
例は、この発明を手術用マニピュレータシステムに適用
したものである。

【００１３】図１( ａ )は、手術用マニピュレータシス
テムの概略の構成を示す図であり、図１( ｂ )は、基準
座標系と固有座標系との間のねじれ角を説明するための
図である。

【００１４】１は患者が載置されるベットである。この
ベット１の縁に沿ってマニピュレータを取付けるための
取付用ベース２が設けられ、このベース２に第１のマニ
ピュレータ３-1、第２のマニピュレータ３-2、第３のマ
ニピュレータ３-3、…、第ｎのマニピュレータ３-n( 以
下３と略する。図１では３個のマニピュレータ３-1〜３
-3のみを図示する。 )のｎ個のマニピュレータがそれぞ
れ固定配置されている。

【００１５】これらの各マニピュレータ３には、それぞ
れコントローラ部４-1〜４-n( 以下４と略する。３個の
コントローラ部４-1〜４-3のみを図示する。 )が接続さ
れ、この各コントローラ部４-1〜４-nには、それぞれキ
ー入力部５-1〜５-n( 以下５と略す。３個のキー入力部
を図示する。 )が接続されている。

【００１６】前記各コントローラ部４は、各マニピュレ
ータ３をそれぞれ固有の座標系( ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ) 〜
( ｘn ，ｙn ，ｚn ) に基づいて制御する。前記ベース
２の所定箇所には、前記各マニピュレータ３の座標系(
ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ) 〜( ｘn，ｙn ，ｚn ) の基準座標
としての座標系( ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0 ) が設定されてい
る。なお、各座標系のＺ軸は全て図１の紙面に対して垂
直上方向きに設定されている。

【００１７】図２は、前記マニピュレータ３( ３-1〜３
-n )の概略の構成を示す図で、図２( ａ )はマニピュレ
ータ３の上面図、図２( ｂ )はスコープ６を支持したマ
ニピュレータ３の側面図を示し、図２( ｃ )はマニピュ
レータ３によって支持される処置具７の一例としての処
置具７を示す図である。前記スコープ６及び前記処置具
７は、前記ベット１に横臥した図示しない患者の腹腔内
にカテーテルを通して挿入される。

【００１８】前記各マニピュレータ３の外側には、前述
した固有の座標系の基準となる点Ａ( Ａ1 ，…，Ａn)、
Ｂ( Ｂ1 ，…，Ｂn ) 、Ｃ( Ｃ1 ，…，Ｃn ) 、Ｄ( Ｄ
1 ，…，Ｄn ) がそれぞれ形成されている。なお、各マ
ニピュレータ３の固有座標系( ｘ，ｙ，ｚ )と点Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄとの関係は予め決められている。

【００１９】前記マニピュレータ３は、縦方向及び横方
向に伸縮するアームと、スコープ６又は処置具７を支持
する方向を自由に変更できる先端部を有し、それらの各
アクチュエータ機構は図示しないがモータにより駆動さ
れ、このモータと、このモータの回転状態( 回転数、回
転角度 )を検出するエンコーダとが、前記マニピュレー
タ３内に設けられている。

【００２０】前記コントローラ部４( ４-1〜４-n )は、
前記マニピュレータ３の動作量をモータの回転数に変換
し、モータを駆動して前記マニピュレータ３を制御す
る。このときモータに接続されているエンコーダからの
出力によりモータの回転状態を確認することで、前記マ
ニピュレータ３の動作状態( 正常動作か、異常動作か )
を確認する。

【００２１】図３は、前記キー入力部５( ５-1〜５-n )
を示す図である。このキー入力部５は、ディスプレイ
８、テンキー９及び各種ファンクションキー( Ｘキー，
Ｙキー，Ｚキー，ｒ1 キー，ｒ2 キー，ｒ3 キー，…)
１０から構成されている。前記テンキー９及び前記ファ
ンクションキー１０からキー入力が行われると、前記デ
ィスプレイ８に、キー入力の内容が表示される。

【００２２】このような構成の第１実施例においては、
基準座標系( ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0 ) に対する例えばマニピ
ュレータ３-1の固有座標系( ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ) のず
れ、例えば、原点のずれ( Δｘ，Δｙ，Δｚ )及びねじ
れ角( θx ，θy ，θz ) ( 図１( ｂ )参照 )をキー入
力部５-1により入力する。

【００２３】この座標系間のずれの入力方法の一例とし
ては、基準座標系( ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0 ) の原点Ｏと第１
のマニピュレータ３-1上の点Ａ1 、Ｂ1 、Ｃ1 、Ｄ1 と
の距離を測定して、キー入力部５-1により入力する。こ
のとき、第１のマニピュレータ３-1の固有座標系( ｘ1
，ｙ1 ，ｚ1 ) と点Ａ1 、Ｂ1 、Ｃ1 、Ｄ1 との関係
は予め決められているので、上述した距離のキー入力に
より、第１のマニピュレータ３-1を制御するコントロー
ラ部４-1は、基準座標系( ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0 ) と第１の
マニピュレータ３-1の固有座標系( ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 )
とのずれを認識する。

【００２４】さらに、基準座標系( ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0 )
の原点Ｏと第１のマニピュレータ３-1の周辺の各マニピ
ュレータ３-2及び３-3上の点Ａ2 、Ｂ2 、Ｃ2 、Ｄ2 及
び点Ａ3 、Ｂ3 、Ｃ3 、Ｄ3 との距離を測定して、順次
キー入力部５-1により入力する。このとき、この周辺の
各マニピュレータ３-2及び３-3の固有座標系( ｘ2 ，ｙ
2 ，ｚ2 ) 及び( ｘ3 ，ｙ3 ，ｚ3 ) と点Ａ2 、Ｂ2 、
Ｃ2 、Ｄ2 及び点Ａ3、Ｂ3 、Ｃ3 、Ｄ3 との関係は予
め決められているので、上述したキー入力により、第１
のマニピュレータ３-1を制御するコントローラ部４-1
は、基準座標系(ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0 ) と周辺の各マニピ
ュレータ３-2及び３-3の固有座標系( ｘ2，ｙ2 ，ｚ2 )
及び( ｘ3 ，ｙ3 ，ｚ3 ) とのずれを認識する。

【００２５】以上のキー入力により、コントローラ部４
-1は、制御する第１のマニピュレータ３-1とこの第１の
マニピュレータ３-1の周辺の各マニピュレータ３-2及び
３-3との各固有座標系の位置関係を認識することができ
る。

【００２６】コントローラ部４-2について、同様にして
基準座標系( ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0 ) の原点Ｏと第２のマニ
ピュレータ３-2上の点Ａ2 、Ｂ2 、Ｃ2 、Ｄ2 との距離
及びその原点Ｏと周辺の各マニピュレータ３-1及び３-3
上の点Ａ1 、Ｂ1 、Ｃ1 、Ｄ1 及び点Ａ3 、Ｂ3 、Ｃ3
、Ｄ3 との距離を、キー入力部５-2によりキー入力す
ることによって、コントローラ部４-2も、制御する第２
のマニピュレータ３-2と周辺の各マニピュレータ３-1及
び３-3との固有座標系の位置関係を認識することができ
る。

【００２７】また、コントローラ部４-3についても、同
様にして基準座標系( ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0 ) の原点Ｏと第
３のマニピュレータ３-3上の点Ａ3 、Ｂ3 、Ｃ3 、Ｄ3
との距離及びその原点Ｏと周辺の各マニピュレータ３-1
及び３-2上の点Ａ1 、Ｂ1 、Ｃ1 、Ｄ1 及び点Ａ2 、Ｂ
2 、Ｃ2 、Ｄ2 との距離を、キー入力部５-3によりキー
入力することによって、コントローラ部４-3も、制御す
る第３のマニピュレータ３-3と周辺のマニピュレータ３
-1及び３-2との固有座標系の位置関係を認識することが
できる。

【００２８】一方、マニピュレータ３の動作範囲は概知
であるので、各コントローラ部４-1はそれぞれ制御する
第１のマニピュレータ３-1が、周辺のマニピュレータ３
-2，３-3の動作範囲に入ったか否かを判断することがで
きる。

【００２９】従って、各コントローラ部４-1は、制御す
る第１のマニピュレータ３-1が周辺のマニピュレータ３
-2，３-3の動作範囲に入ったときには、第１のマニピュ
レータ３-1の動作速度を低下させるか又は停止させて、
周辺のマニピュレータ３-2，３-3との接触を防止する。
また、音、光等のアラームで報知させても良いものであ
る。

【００３０】なお、ここまでマニピュレータ３-1，３-
2，３-3、コントローラ部４-1，４-2，４-3及びキー入
力部５-1，５-2，５-3の３セットについて説明したが、
以上説明した技術は一般的なマニピュレータ３-1〜３-
n、コントローラ部４-1〜４-n及びキー入力部５-1〜５-
nのｎセットについても適用できるものである。

【００３１】このように第１実施例によれば、キー入力
部５と、このキー入力部５により入力された基準座標系
原点Ｏからマニピュレータ３上の点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄまで
の距離の情報に基づいて、制御するマニピュレータ３及
びこのマニピュレータ３の周辺に位置するマニピュレー
タの固有座標系間の位置関係を認識するコントローラ部
４と設けたことにより、各コントローラ部４は、周辺の
マニピュレータの動作範囲を認識しながら、それぞれが
制御するマニピュレータ３を動作させることが可能であ
り、このマニピュレータ３と周辺のマニピュレータとの
干渉、接触等を確実に防止することができる。

【００３２】また、各コントローラ部は、通信によらな
いで、それぞれキー入力部により各マニピュレータの位
置の情報が入力されるようになっており、各コントロー
ラ部間が回線により接続されないため、マニピュレータ
システムが配線が少なく衛生的で簡単な構成となり、し
かも、通信のための処理を行う必要がないため、各コン
トローラ部での処理時間をより高速にすることができ
る。

【００３３】この発明の第２実施例を図４及び図５を参
照して説明する。なおこの第２実施例及び以降の実施例
において、前述した実施例と同一部材には同一符号を付
してその説明は省略する。

【００３４】図４は、手術用マニピュレータシステムの
概略の構成を示す図である。各マニピュレータ３-1〜３
-n( 以下３と略す。図４では３個のマニピュレータ３-1
〜３-3のみを図示する。 )には、それぞれコントローラ
部１１-1〜１１-n(以下１１と略す。３個のコントロー
ラ部１１-1〜１１-3のみを図示する。 )が接続され、こ
の各コントローラ部１１には、それぞれキー入力部５-1
〜５-n( 以下５と略す。３個のキー入力部５-1〜５-3の
みを図示する )が接続されている。

【００３５】前記コントローラ１１-1には接続ケーブル
と介して３次元位置センサ１２が接続されている。この
３次元位置センサ１２には、直交する方向の磁界を生成
するソース１３と、磁界を検出する磁界検出センサ１４
とが取付けられている。

【００３６】図５は、前記マニピュレータ３の概略の構
成を示す図である。前記各マニピュレータ３-1〜３-n(
３ )上の所定位置( 固有の座標系の基準位置 )には、前
記磁界検出センサ１４を固定するためのアダプタ( 取付
部材 )又はマーク１５( １５-1〜１５-n )及び１６( １
６-1〜１６-n )が設けられている。

【００３７】前記３次元位置センサ１２は、前記ソース
１３の座標系、基準座標系( ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0 ) と前記
磁界検出センサ１４の座標系とにおける原点間の距離及
び各軸のなす角を算出して、前記コントローラ部１１-1
に出力する。

【００３８】このような構成の第２実施例においては、
まず、磁界検出センサ１４を第１のマニピュレータ３-1
上のアダプタに固定するか、又はマーク１５，１６上に
固定する。

【００３９】すると、３次元位置センサ１２は、磁界検
出センサ１４からの信号により、基準座標系( ｘ0 ，ｙ
0 ，ｚ0 ) に対する磁界検出センサ１４の座標系、すな
わち第１のマニピュレータ３-1の固有座標系( ｘ1 ，ｙ
1 ，ｚ1 ) における原点間の距離及び各軸のなす角を算
出し、その算出結果をコントローラ部１１-1に出力す
る。

【００４０】コントローラ部１１-1は、この原点間の距
離及び各軸のなす角に基づいて、基準座標系( ｘ0 ，ｙ
0 ，ｚ0 ) に対する第１のマニピュレータ３-1の固有座
標系( ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ) における原点間のずれ( Δ
ｘ，Δｙ，Δｚ )及び各軸のねじれ角( θx ，θy ，θ
z ) を算出する。

【００４１】この算出結果の原点間のずれ及び各軸のね
じれ角は、キー入力部５-1のディスプレイ８に表示され
る。操作者は、このディスプレイ８に表示された数値を
確認して、キー入力部５-1により入力( リターンキーの
押下のみ )する。

【００４２】このキー入力により、第１のマニピュレー
タ３-1を制御するコントローラ部１１-1は、基準座標系
( ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0 ) と第１のマニピュレータ３-1の固
有座標系( ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ) とのずれを認識する。

【００４３】次に、磁界検出センサ１４を第２のマニピ
ュレータ３-2上のアダプタに固定するか、又はマーク１
５，１６上に固定する。すると、３次元位置センサ１２
は、磁界検出センサ１４により、基準座標系(ｘ0 ，ｙ0
，ｚ0 ) に対する第２のマニピュレータ３-2の固有座
標系( ｘ2 ，ｙ2 ，ｚ2 ) における原点間の距離及び各
軸のなす角を算出して、コントローラ部１１-1に出力す
る。

【００４４】コントローラ部１１-1は、この原点間の距
離及び各軸のなす角に基づいて、基準座標系( ｘ0 ，ｙ
0 ，ｚ0 ) に対する第２のマニピュレータ３-2の固有座
標系( ｘ2 ，ｙ2 ，ｚ2 ) におけるずれを算出し、ディ
スプレイ８に表示する。操作者は、このディスプレイ８
に表示された数値を確認して、キー入力部５-1により入
力( リターンキーの押下のみ )する。

【００４５】このキー入力により、コントローラ部１１
-1は、基準座標系( ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0 ) と第２のマニピ
ュレータ３-2の固有座標系( ｘ2 ，ｙ2 ，ｚ2 ) とのず
れを認識する。

【００４６】次に磁界検出センサ１４を第３のマニピュ
レータ３-2上のアダプタに固定するか、又はマーク１
５，１６上の固定すると、同様にして、キー入力部５-1
による入力( リターンキーの押下のみ )により、基準座
標系( ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0 ) と第３のマニピュレータ３-3
の固有座標系( ｘ3 ，ｙ3 ，ｚ3 ) とのずれを認識す
る。

【００４７】以上により、コントローラ部１１-1は、制
御する第１のマニピュレータ３-1の固有座標系( ｘ1 ，
ｙ1 ，ｚ1 ) とこの第１のマニピュレータ３-1の周辺の
各マニピュレータ３-2及び３-3の各固有座標系( ｘ2 ，
ｙ2 ，ｚ2 ) ( ｘ3 ，ｙ3 ，ｚ3 ) との位置関係を認識
することができる。

【００４８】さらに、コントローラ部１１-2についても
同様にして、３次元位置センサ１２からコントローラ１
１-1を介して得られた基準座標系( ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0 )
に対する各マニピュレータ３-1，３-2，３-3の固有座標
系( ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ) 、(ｘ2 ，ｙ2 ，ｚ2 ) 、( ｘ3
，ｙ3 ，ｚ3 ) とのずれがキー入力部５-1のディスプ
レイ８に順次表示され、このコントローラ部１１-2に接
続されたキー入力部５-2による入力( ずれデータの入力
)により、基準座標系( ｘ0 ，ｙ0 ，ｚ0 ) に対する各
マニピュレータ３-1，３-2，３-3の固有座標系( ｘ1 ，
ｙ1 ，ｚ1 ) 、( ｘ2 ，ｙ2 ，ｚ2 ) 、( ｘ3 ，ｙ3 ，
ｚ3 ) とのずれを認識して、制御する第２のマニピュレ
ータ３-2の固有座標系( ｘ2 ，ｙ2 ，ｚ2 ) とこの第２
のマニピュレータ３-2の周辺の各マニピュレータ３-1及
び３-3の固有座標系( ｘ1 ，ｙ1,z1 ) 、( ｘ3 ，ｙ3
，ｚ3 ) との位置関係を認識することができる。

【００４９】また、コントローラ部１１-3についても同
様にして、キー入力部５-3の入力(ずれデータの入力 )
により、制御する第３のマニピュレータ３-3の固有座標
系(ｘ3 ，ｙ3 ，ｚ3 ) とこの第３のマニピュレータ３-
3の周辺の各マニピュレータ３-1及び３-2の固有座標系
( ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ) 、( ｘ2 ，ｙ2 ，ｚ2 ) との位置
関係を認識することができる。

【００５０】マニピュレータの固有座標系の認識の後の
処理は、第１実施例と同様であるのでここでは省略す
る。このように第２実施例によれば、上述した第１実施
例と同様な効果を得ることができる。

【００５１】さらに、基準座標系となるソース１３と固
有座標系となる磁界検出センサ１４とを有する３次元位
置センサ１２と、磁界検出センサ１４をマニピュレータ
３上の所定の位置に設置したときに算出され出力される
座標系原点間の距離及び座標各軸のなす角に基づいて原
点間のずれ及び各軸のねじれ角を求めてディスプレイ８
に表示させるコントローラ部１１とを設けたことによ
り、操作者が座標系の原点間のずれや各軸のねじれ角を
測定及び計算する必要がなく、単に各キー入力部のディ
スプレイ８に表示された位置情報を、キー入力部５から
入力するだけで良いので、操作性を向上させることがで
きる。

【００５２】なおこの第２実施例では、３次元位置セン
サ１２はコントローラ１１-1と接続され、このコントロ
ーラ１１-1のディスプレイ８に基準座標系とマニピュレ
ータ３-1〜３-3の固有座標系とのずれを表示して、各コ
ントローラ１１-1〜１１-3のそれぞれのキー入力部５-1
〜５-3から確認のための入力又は、ずれデータの入力を
行うことにより、それぞれの各コントローラ１１-1〜１
１-3が各マニピュレータ３-1〜３-3の各固有座標系の位
置関係を認識するようになっていたが、この発明はこれ
に限定されるものではない。

【００５３】例えば、３次元位置センサ１２を各コント
ローラ１１-1〜１１-3と接続し、この３次元位置センサ
１２により、基準座標系とそれぞれのマニピュレータ３
-1〜３-3の固有座標系とのずれまで算出し、この算出し
たずれを直接各コントローラ１１-1〜１１-3に入力設定
しても良いものである。

【００５４】このようにすれば、この第２実施例によ
り、自己のマニピュレータの位置情報については自動的
に設定されるので、より操作性を向上させるという効果
を得ることができる。

【００５５】またこの第２実施例では、ソース１３と磁
界検出センサ１４とを有する３次元位置センサ１２を使
用したものについて説明したが、この発明はこれに限定
されるものではなく、例えば後述する第９実施例に説明
する加速度センサを有する３次元位置センサを使用した
ものでも良い。

【００５６】この発明の第３実施例を図６及び図７を参
照して説明する。図６は、手術用マニピュレータシステ
ムの概略の構成を示す図である。なおこの第３実施例で
は図示していないが、前述した実施例と同様にベースに
は複数台のマニピュレータが取付可能である。

【００５７】マニピュレータ３が取付けられるベース２
０上の各所定位置には、マーク２１-1〜２１-12 が形成
され、この各マーク２１-1〜２１-12 の上又は近傍にマ
ークを識別するための記号( 一例として「１」〜「１
２」という数字を図示する。 )を設けている。

【００５８】図７は、前記マニピュレータ３の概略の構
成を示す図である。前記マニピュレータ３は、前記ベー
ス２０に取付けるための取付用部材２２が設けられてい
る。この取付用部材２２は、上固定部２２-1と、この上
固定部２２-1に向かって上下にスライドする下可動部２
２-2と、この下可動部２２-2をスライドさせるねじ調整
部２２-3とからなり、このねじ調整部２２-3を回転させ
ることで下可動部２２-2を上下にスライドさせ、前記ベ
ース２０を前記上固定部２２-1と下可動部２２-2で挟ん
で、前記ベース２０にマニピュレータ３を取付ける。

【００５９】なお、前記マーク２１-1〜２１-12 の位置
は、それぞれ予め所定の基準座標系からの距離が測定さ
れており、コントローラ部４のメモリ２３に、その各測
定データは記号「１」〜「１２」の数字に対応して記憶
されている。

【００６０】このような構成の第３実施例においては、
ねじ調整部２２-3を緩めることにより、マニピュレータ
３はベース２０から取外されるか、又はベース２０上を
移動可能になる。

【００６１】ここで操作者は、マニピュレータ３を所望
の位置、すなわち、所望のマーク位置に移動させて、ね
じ調整部２２-3を締めて取付ける。このとき操作者は、
その所望のマーク上又はマークの近傍に設けられた記号
( 数値データ )を、キー入力部５から入力する。コント
ローラ部４は、この入力された数値に対応する距離デー
タをメモリ２３から読取り、制御するマニピュレータ３
の位置を確認する。

【００６２】同様に、このマニピュレータ３の周辺に取
付られた他のマニピュレータについても、その取付位置
のマークの記号をキー入力部５から入力する。このキー
入力によりコントローラ部４は、入力された数値に対応
する距離データをメモリ２３から読取り、周辺の他のマ
ニピュレータの位置を認識する。

【００６３】従って、コントローラ部４は、制御するマ
ニピュレータ３及びこのマニピュレータ３の周辺に位置
する他のマニピュレータの取付位置を確認する。以上の
操作を他のマニピュレータを制御するコントローラ部(
キー入力部 )で行えば、各コントローラ部はそれぞれ、
制御するマニピュレータ及びこのマニピュレータの周辺
に位置するマニピュレータの取付位置を確認する。

【００６４】このように第３実施例によれば、上述した
第１実施例と同様な効果を得ることができる。さらに、
ベース２０上のマニピュレータの各取付位置にマーク２
１を形成すると共にそのマーク２１の上又は近傍にマー
ク２１を識別するための記号と、この各記号に対応して
基準座標系からの距離の情報が記憶されたメモリ２３と
を設け、キー入力部５から記号が入力されたときに、メ
モリ２３からその記号に対応する距離の情報を読み取る
ことにより、操作者は、基準座標系とマニピュレータ３
の固有座標系との距離情報や各軸ねじれ角等を測定・算
出する必要がなく、キー入力部５でマニピュレータ３を
取付けたマーク２１上又は近傍の記号を入力すれば良い
ので、操作性を向上させることができる。

【００６５】この発明の第４実施例を図８及び図９を参
照して説明する。図８は、手術用マニピュレータシステ
ムの概略の構成を示す図である。なおこの第４実施例で
は図示していないが、前述した実施例と同様にベースに
は複数台のマニピュレータが取付可能である。

【００６６】マニピュレータ３が取付けられるベース２
４上に、電気抵抗を有する位置検出部材としての電気抵
抗式スケール２５が設けられている。この電気抵抗式ス
ケール２５の一端がコントローラ部４に接続されてお
り、一方、図９に示すように、マニピュレータ３の取付
部材２２の、上固定部２２-1の内側の前記電気抵抗式ス
ケール２５に接触する部分に電気接点２６を設けてい
る。

【００６７】従って、前記コントローラ部４は、このコ
ントローラ部４に接続された前記電気抵抗式スケール２
５の一端と、前記マニピュレータ３を介してその取付部
材２２の電気接点２６との間の抵抗値を検出することが
できる。

【００６８】なお、前記電気抵抗式スケール２５の全体
の抵抗値は概知である。このような構成の第４実施例に
おいては、マニピュレータ３が取付られると、コントロ
ーラ部４に接続された電気抵抗式スケール２５の一端と
マニピュレータ３の取付部材２２の電気接点２６との間
の抵抗値が検出される。

【００６９】この検出された抵抗値により、電気抵抗式
スケール２５の一端を基準位置としたときの電気抵抗式
スケール２５上の電気接点２６の位置、すなわちマニピ
ュレータ３の取付位置が検出される。この検出された取
付位置は、キー入力部５のディスプレイ８に表示され、
操作者はこのディスプレイ８に表示されたマニピュレー
タ３の取付位置を確認して、キー入力部５により入力(
リターンキーの押下のみ )する。

【００７０】このキー入力により、コントローラ部４
は、制御するマニピュレータ３の取付位置を認識する。
同様に、マニピュレータ３-mの周辺に位置する他のマニ
ピュレータについても、それらの各マニピュレータに接
続されたコントローラ部は、それぞれ電気抵抗式スケー
ル２５上の各マニピュレータの取付部材の電気接点の位
置、すなわち各マニピュレータの取付位置が、それぞれ
のキー入力部のディスプレイに表示される。

【００７１】従って、操作者は、各ディスプレイにそれ
ぞれ表示された各マニピュレータの取付位置を確認し
て、キー入力部５-mから入力( データ入力 )する。この
キー入力により、マニピュレータ３-mを制御するコント
ローラ部４-mは、周辺に位置するマニピュレータの取付
位置を認識する。

【００７２】また、以上の操作を他のマニピュレータを
制御するコントローラ部( キー入力部 )について行っ
て、各コントローラ部はそれぞれ、制御するマニピュレ
ータ及びこのマニピュレータの周辺のマニピュレータの
取付位置を確認する。

【００７３】このように第４実施例によれば、上述した
第１実施例と同様な効果を得ることができる。さらに、
電気抵抗式スケール２５及び各マニピュレータ３に電気
抵抗式スケール２５上の位置を検出するための電気接点
２６を設けたことにより、ベース２４上のどの位置にマ
ニピュレータ３が取付けられたのかを自動的に検出する
ことができるので、上述した第２実施例と同様な効果を
得ることができる。

【００７４】この発明の第５の実施例を図１０及び図１
１を参照して説明する。図１０は、手術用マニピュレー
タシステムの概略の構成を示す図である。なおこの第５
実施例では図示していないが、前述した実施例と同様に
ベースには複数台のマニピュレータが取付可能である。

【００７５】ベース２７上のマニピュレータが取付けら
れる箇所に、所定の基準位置からの距離情報等が書込ま
れたバーコードが印刷された位置検出部材としてのバー
コード印刷部２８が設けられている。

【００７６】図１１は、前記マニピュレータの概略の構
成を示す図である。前記マニピュレータ３の取付部材２
２の上固定部２２-1の内側の前記バーコード印刷部２８
と対向する部分に、光学反射式のバーコード読取部２９
が設けられ、このバーコード読取部２９は、前記バーコ
ード印刷部２８のバーコードを読取る。

【００７７】前記バーコード読取部２９により読取った
バーコード情報( 基準位置からの距離情報 )等は、コン
トローラ部４へ供給される。このような構成の第５実施
例においては、マニピュレータ３が取付けられると、マ
ニピュレータ３の取付部材２２のバーコード読取部２９
により、マニピュレータ３が取付けられた箇所のバーコ
ードが読取られる。

【００７８】この読取ったバーコード情報には基準位置
からの距離情報が含まれており、コントローラ部４は、
この距離情報等によりマニピュレータ３の取付位置を導
き、キー入力部５のディスプレイ８にこのマニピュレー
タ３の取付位置を表示し、操作者はこの表示を確認して
キー入力部５から入力( リターンキーの押下のみ )す
る。

【００７９】このキー入力によりマニピュレータ３を制
御するコントローラ部４は、マニピュレータ３の取付位
置を認識する。同様に、マニピュレータ３-mの周辺に位
置する他のマニピュレータについても、それらの各マニ
ピュレータの取付部材のバーコード読取部により、ベー
ス２７上のバーコード印刷部２８の取付箇所のバーコー
ドが読取られ、この読取ったバーコード情報に基づいて
マニピュレータの取付位置が、それぞれのキー入力部の
ディスプレイに表示される。

【００８０】従って、操作者が、各ディスプレイにそれ
ぞれ表示された各マニピュレータの取付位置を確認し
て、キー入力部５-mから入力( データ入力 )する。この
キー入力により、マニピュレータ３-mを制御するコント
ローラ部４-mは、周辺に位置するマニピュレータの取付
位置を認識する。

【００８１】また、以上の操作を他のマニピュレータを
制御するコントローラ部( キー入力部 )について行っ
て、各コントローラ部はそれぞれ、制御するマニピュレ
ータ及びこのマニピュレータの周辺のマニピュレータの
取付位置を確認する。

【００８２】このように第５実施例によれば、上述した
第１実施例と同様な効果を得ることができる。さらに、
ベース２７上に位置情報が書き込まれたバーコードを印
刷したバーコード印刷部２８及びこのバーコードを読取
るバーコード読取部２９を設けたことにより、ベース２
７上のどの位置にマニピュレータが取付けられたのかを
自動的に検出することができるので、上述した第２実施
例と同様な効果を得ることができる。

【００８３】この発明の第６実施例を図１２及び図１３
を参照して説明する。図１２( ａ )は、手術用マニピュ
レータシステムのベット１及びベース３０を示す図であ
る。なお、この第６実施例では図示していないが、前述
した実施例と同様に、前記ベース３０に複数台のマニピ
ュレータが取付可能であり、各マニピュレータにはコン
トローラ部が接続され、コントローラ部にはキー入力部
が接続されている。

【００８４】前記ベース３０上のマニピュレータ３が取
付けられる取付用穴３１-1〜３１-21 が形成され、その
近傍には識別するための記号( 数字１〜２１ )が設けら
れている。

【００８５】前記取付用穴３１-1〜３１-21 は、図１２
( ｂ )に示すように、その口径形状が正多角形に形成さ
れ、さらに、その各辺には取付方向の情報として記号(
アルファベットａ〜ｈ )が設けられている。

【００８６】図１３( ａ )は、前記マニピュレータ３の
概略の構成を示す図である。前記マニピュレータ３の取
付部材３２には、前記ベース３０の各取付用穴３１-1〜
３１-21 を嵌合させて( 又は貫通させてナット等により
)固定される取付用ボルト３３が設けられている。この
取付用ボルト３３の形状も、図１３( ｂ )に示すよう
に、前記各取付用穴に３１-1〜３１-21 に嵌合するよう
に、各取付用穴３１-1〜３１-21 の口径形状に対応した
正多角形となっている。

【００８７】このような構成の第６実施例においては、
マニピュレータ３は、その取付用ボルト３３をベース３
０の取付用穴３１-1〜３１-21 の中から選択した１つの
取付用穴３１に嵌合して取付ける。このとき、取付用穴
３１及び取付用ボルト３３は正多角形形状であるので、
前記取付用穴３１と前記取付用ボルト３３との嵌合する
向きを選択することにより、マニピュレータ３の取付角
度が選択できる。

【００８８】このとき、操作者は図示しないキー入力部
により、取付用ボルト３３を取付けた取付用穴３１の近
傍の記号( 数値データ )及び取付方向を示す記号( アル
ファベットデータ )を入力する。

【００８９】図示しないコントローラ部は、この入力さ
れた数値及びアルファベットに対応する所定の基準座標
からの距離及びマニピュレータの固有座標のデータ( 取
付方向の情報を含む )をコントローラ部内のメモリから
読取り、制御するマニピュレータ３の位置を確認する。

【００９０】同様に、このマニピュレータ３の周辺に位
置する他のマニピュレータについても、マニピュレータ
３に接続されたコントローラ部に接続されたキー入力部
から、そのマニピュレータの取付ボルトを取付けた取付
用穴の近傍の記号及び取付方向を示す記号を入力する。
このキー入力により、マニピュレータ３に接続されたコ
ントローラ部は、入力された数値及びアルファベットに
対応する所定の基準座標からの距離及び固有座標のデー
タをメモリから読取り、周辺に位置する他のマニピュレ
ータの位置を確認する。

【００９１】従って、マニピュレータ３に接続されたコ
ントローラ部は、制御するマニピュレータ３及びこのマ
ニピュレータ３の周辺に位置する他のマニピュレータの
取付位置を確認する。

【００９２】以上の操作を他のマニピュレータを制御す
るコントローラ部( キー入力部 )で行えば、各コントロ
ーラ部はそれぞれ、制御するマニピュレータ及びこのマ
ニピュレータの周辺に位置するマニピュレータの取付位
置を確認する。

【００９３】このように第６実施例によれば、上述した
第１実施例と同様な効果を得ることができる。さらに、
ベース３０上のマニピュレータの各取付位置に取付用穴
３１を形成すると共にその取付用穴３１の近傍に取付用
穴３１を識別するための記号とを設けたことにより、上
述した第３実施例と同様な効果を得ることができる。

【００９４】また、取付用穴３１及びマニピュレータ３
に設けられた取付用ボルト３３をお互いに正多角形に形
成し嵌合させることにより、マニピュレータの取付角度
を所望の角度に固定して取付けるという効果を得ること
ができる。

【００９５】この発明の第７実施例を図１４を参照して
説明する。図１４は、手術用マニピュレータシステムの
概略の構成を示す図である。各マニピュレータ３-1〜３
-n( 以下３と略す。図１４では３個のマニピュレータ３
-1〜３-3のみを図示する。 )には、それぞれコントロー
ラ部３４-1〜３４-n( 以下３４と略す。３個のコントロ
ーラ部３４-1〜３４-3のみを図示する。 )が接続されて
いる。

【００９６】これらの各コントローラ部３４は、ＲＳ−
２３２Ｃインターフェイス( 図示せず )を備え、互いに
( 少なくとも周辺に位置するマニピュレータを制御する
コントローラ部に対しては )ＲＳ−２３２Ｃ回線３５-1
〜３５-k( 以下３５と略す。ｋ≦Ｊ＝ｎ( ｎ−１ )／
２、３本のＲＳ−２３２回線３５-1〜３５-3のみを図示
する。 )を介して接続されている。

【００９７】なお図示しないが、これらの各コントロー
ラ部３４にキー入力部を接続してマニピュレータ３の位
置に関するデータを入力しても良いし、また３次元位置
センサを接続して位置に関する検出データをコントロー
ラ部３４に出力するようにしても良いものである。

【００９８】このような構成の第７実施例においては、
各コントローラ部３４には、それぞれが制御するマニピ
ュレータ３の基準座標に対する位置の情報が入力され、
この入力された情報に基づいて、制御するマニピュレー
タ３の取付位置を認識する。

【００９９】一方、この各コントローラ部３４が得たそ
れぞれ制御するマニピュレータ３の位置の情報は、ＲＳ
−２３２Ｃ回線３５を介して少なくとも周辺に位置する
マニピュレータを制御する各コントローラ部に出力され
る。

【０１００】従って、各コントローラ部３４には、制御
するマニピュレータ３の位置の情報が直接入力されると
共に、ＲＳ−２３２Ｃ回線３５を介してそのマニピュレ
ータ３の周辺に位置するマニピュレータの位置の情報が
入力される。その結果、各コントローラ部３４は、制御
するマニピュレータ３及びこのマニピュレータ３の周辺
に位置するマニピュレータの位置を認識する。

【０１０１】また、常にＲＳ−２３２Ｃ回線３５を介し
て各コントローラ部３４からそれぞれが制御するマニピ
ュレータ３の位置の情報を出力するので、リアルタイム
で周辺に位置するマニピュレータの位置( 取付位置 )の
移動を認識する。

【０１０２】このように第７実施例によれば、各コント
ローラ部３４を互いにＲＳ−２３２Ｃ回線３５により接
続したことにより、上述した第１実施例から第６実施例
までのいずれかの方法により各コントローラ部３４がそ
れぞれ制御するマニピュレータ３の位置の情報を入力す
ると、各マニピュレータ３の位置の情報がＲＳ−２３２
Ｃ回線を介して各コントローラ部３４に供給されるの
で、各コントローラ部３４はそれぞれ制御するマニピュ
レータ３とこのマニピュレータ３の周辺に位置するマニ
ピュレータとの位置関係を認識することができ、各コン
トローラ部３４は、周辺のマニピュレータの動作範囲を
認識しながら、それぞれが制御するマニピュレータ３を
動作させることが可能であり、このマニピュレータ３と
その周辺のマニピュレータとの干渉、接触等を確実に防
止することができる。

【０１０３】また、各コントローラ部は、それぞれが制
御するマニピュレータの位置の情報が入力されるだけで
良く、周辺のマニピュレータの位置の情報は、周辺の各
マニピュレータを制御する各コントローラ部からＲＳ−
２３２Ｃ回線３５を介して得られるので、各コントロー
ラ部毎に周辺のマニピュレータの位置の情報を、例えば
キー入力部等により入力する必要がないので、操作性が
向上できる。

【０１０４】また、ＲＳ−２３２Ｃ回線３５を介して送
受信する情報は、マニピュレータを取り付ける位置の情
報に限らず、各マニピュレータの動作量( モータの回転
数、回転角等 )でも良い。この場合、ＲＳ−２３２Ｃ回
線３５を介して、各コントローラ部は周辺のマニピュレ
ータの動作中の姿勢をリアルタイムで認識することがで
きるので、制御するマニピュレータ３とその周辺のマニ
ピュレータとの干渉、接触等をさらにより確実に防止で
きるという効果を得ることができる。

【０１０５】この発明の第８実施例を図１５を参照して
説明する。図１５は、手術用マニピュレータシステムの
概略の構成を示す図である。各マニピュレータ３-1〜３
-n( 以下３と略す。図１５では３個のマニピュレータ３
-1〜３-3のみを図示する。 )には、それぞれコントロー
ラ部３６-1〜３６-n( 以下３６と略す。３個のコントロ
ーラ部３６-1〜３６-3のみを図示する。 )が接続されて
いる。

【０１０６】これらの各コントローラ部３６は、それぞ
れＬＡＮ( local area network、図示せず )インターフ
ェイスを備え、それぞれＬＡＮ３７を介して接続されて
いる。 なお図示しないが、これらの各コントローラ部
３６にキー入力部を接続してマニピュレータの位置に関
するデータを入力しても良いし、また３次元位置センサ
を接続して位置に関する検出データをコントローラ部３
６に出力するようにしても良いものである。

【０１０７】このような構成の第８実施例においては、
各コントローラ部３６には、それぞれが制御するマニピ
ュレータ３の基準座標に対する位置の情報が入力され、
この入力された情報に基づいて、制御するマニピュレー
タ３の取付位置を認識する。

【０１０８】一方、この各コントローラ部３６が得たそ
れぞれ制御するマニピュレータ３の位置の情報は、ＬＡ
Ｎ３７を介して少なくとも周辺に位置するマニピュレー
タ３；を制御する各コントローラ部に出力される。

【０１０９】従って、各コントローラ部３６には、制御
するマニピュレータ３の位置の情報が直接入力されると
共に、ＬＡＮ３７を介してそのマニピュレータ３の周辺
に位置するマニピュレータの位置の情報が入力される。
その結果、各コントローラ部３６は、制御するマニピュ
レータ３及びこのマニピュレータ３の周辺に位置するマ
ニピュレータの位置を認識する。

【０１１０】また、常にＬＡＮ３７を介して各コントロ
ーラ部３６からそれぞれが制御するマニピュレータ３の
位置の情報を出力するので、リアルタイムで周辺のマニ
ピュレータの位置( 取付位置 )の移動を認識する。ま
た、位置情報は、各マニピュレータの動作量( モータの
回転数、回転角等 )でも良い。

【０１１１】このように第８実施例によれば、各コント
ローラ部３６をＬＡＮ３７を介して接続したことによ
り、上述した第７実施例と同様な効果を得ることができ
る。この発明の第９実施例を図１６を参照して説明す
る。

【０１１２】図１６は、手術用マニピュレータシステム
の概略の構成を示す図である。各マニピュレータ３-1〜
３-n( 以下３と略する。図１６では３個のマニピュレー
タ３-1〜３-3のみを図示する。 )のアーム３８-1〜３８
-n( 以下３８と略す。図１６では３個のみを図示する
。 )の先端部のスコープ又は処置具を固定する部分の
近傍には、それぞれ加速度センサからなる３次元位置セ
ンサ３９-1〜３９-n( 以下３９と略す。３個の３次元位
置センサ３９-1〜３９-3のみを示す。 )が設けられてい
る。

【０１１３】前記各マニピュレータ３には、それぞれコ
ントローラ部４０-1〜４０-n( 以下４０と略す。３個の
コントローラ部４０-1〜４０-3のみを図示する。 )が接
続されている。

【０１１４】これらの各コントローラ４０は、ＲＳ−２
３２Ｃインターフェイス( 図示せず)を備え、互いにＲ
Ｓ−２３２Ｃ回線３５-1〜３５-k( 以下３５と略す、３
本のＲＳ−２３２回線３５-1〜３５-3のみを図示する。
)を介して接続されている。

【０１１５】前記各コントローラ４０は、それぞれ前記
各３次元位置センサ３９により得られた３次元的な加速
度データを入力し、この入力した３次元的な加速度デー
タを処理して、制御するマニピュレータ３の取付位置を
認識する。

【０１１６】また、このような構成の第９実施例におい
ては、各コントローラ４０によりマニピュレータ３を動
作させ、マニピュレータ３のアーム３８が移動すると、
３次元位置センサ３９により、その移動量が３次元的な
加速度データとして得られる。

【０１１７】この得られた３次元的な加速度データに基
づいて、各コントローラ部４０は、それぞれが制御する
マニピュレータ３の動作量を算出し、このマニピュレー
タ３の位置を認識する。

【０１１８】各コントローラ部４０の制御するマニピュ
レータ３の位置の情報は、ＲＳ−２３２Ｃ回線３５を介
して、少なくとも周辺に位置するマニピュレータを制御
するコントローラ部へ出力される。

【０１１９】従って、各コントローラ部４０は、それぞ
れが制御するマニピュレータ３の位置の情報が３次元位
置センサ３９からの３次元的な加速度データにより直接
入力されると共に、ＲＳ−２３２Ｃ回線３５を介して、
少なくともそのマニピュレータ３の周辺に位置するマニ
ピュレータの位置の情報が入力される。その結果、各コ
ントローラ部４０は、それぞれが制御するマニピュレー
タ３及びこのマニピュレータの周辺に位置するマニピュ
レータの位置を認識する。

【０１２０】このように第９実施例によれば、上述した
第７実施例と同様な効果を得ることができる。また、加
速度センサを有する３次元位置センサ３９を使用して、
各コントローラ部４０のそれぞれが制御するマニピュレ
ータ３の位置の情報を入力しているので、操作者がマニ
ピュレータ３の位置に関する測定及び計算する必要がな
く、単に各キー入力部５のディスプレイ８に表示された
位置情報を、キー入力部５から入力するだけで良いの
で、操作性を向上させることができる。さらに、このキ
ー入力部５のキー入力を省略して、直接３次元位置セン
サ３９からのマニピュレータの位置の情報をコントロー
ラ部４０に入力すれば、操作者は、全くマニピュレータ
３の位置をコントローラ部に入力する操作を行わずに済
むので、操作性を一層向上させることができる。

【０１２１】なお、この第９実施例では３次元位置セン
サとして加速度センサを使用したものについて説明した
が、この発明はこれに限定されるものではなく、例えば
第２実施例で説明した磁界検出センサを使用しても良い
ものである。

【０１２２】この発明の第１０実施例を図１７及び図１
８を参照して説明する。図１７は、手術用マニピュレー
タシステムの概略の構成を示す図である。各マニピュレ
ータ３-1〜３-n( 以下３と略する。図１６では３個のマ
ニピュレータ３-1〜３-3のみを図示する。 )は、直接中
央コントローラ部４１に接続されている。

【０１２３】この中央コントローラ部４１には位置情報
共有メモリ４２が設けられ、前記中央コントローラ部４
１は、この位置情報共有メモリ４２に記憶された位置情
報に基づいて各マニピュレータ３を制御する。

【０１２４】図１８は、前記中央コントローラ部４１が
行う処理の構成を示す機能ブロック図である。前記各マ
ニピュレータ３-1〜３-nをそれぞれ制御する第１マニピ
ュレータ制御ルーチン４３-1〜第ｎマニピュレータ制御
ルーチン４３-nと、システム全体を管理し、前記各マニ
ピュレータ制御ルーチン４３-1〜４３-nにより制御され
る各マニピュレータ３-1〜３-n間の位置関係をチェック
して干渉、接触等を防止するシステム制御ルーチン４４
とから、前記中央コントローラ部４１のルーチンは構成
される。なお、各ルーチン４３-1〜４３-n，４４は、そ
れぞれ位置情報共有メモリ４２に各マニピュレータ３-1
〜３-nの位置情報を書込むと共に、書込まれた位置情報
に基づいて制御を行うようになっている。

【０１２５】このような構成の第１０実施例において、
中央コントローラ部４１は、システム制御ルーチン４４
及び各マニピュレータ制御ルーチン４３-1〜４３-nとに
より各マニピュレータ３-1〜３-nが制御される。各マニ
ピュレータ３の位置情報は、上述した第１実施例〜第６
実施例に示すいずれかの方法により入力されるようにな
っており、入力された位置情報は位置情報共有メモリ４
２に記憶される。

【０１２６】さらにシステム制御ルーチン４４は、位置
情報共有メモリ４２に記憶されている情報に基づいて、
各マニピュレータ３の位置を認識して、各マニピュレー
タ間の位置関係をチェックし、マニピュレータ間で干
渉、接触等が予想される場合には、その干渉等を回避す
る指示を該当する各マニピュレータ制御ルーチンへ出
す。

【０１２７】各マニピュレータ制御ルーチンは、このシ
ステム制御ルーチン４４から出された干渉等を回避する
指示にしたがって、各マニピュレータ３の制御を変更す
る。例えば、マニピュレータ３の動作速度を低速にした
り、またマニピュレータ３の動作を停止する等の変更が
行われる。

【０１２８】このように第１０実施例によれば、各マニ
ピュレータ３を制御する中央コントローラ４１と、各マ
ニピュレータ３毎にそれぞれの位置の情報を記憶する位
置情報を記憶する位置情報共有メモリ４２とを設け、上
述した第１実施例から第６実施例までのいずれかの方法
により各マニピュレータ３の位置の情報を入力すると、
その位置の情報を位置情報共有メモリ４２に記憶し、こ
の位置情報共有メモリ４２に記憶された各マニピュレー
タ３の位置の情報に基づいて中央コントローラ４１が各
マニピュレータ３を制御することにより、各マニピュレ
ータ３とこのマニピュレータ３の周辺に位置するマニピ
ュレータとの位置関係を認識することができ、周辺のマ
ニピュレータの動作範囲を認識しながら、マニピュレー
タ３を動作させることが可能であり、このマニピュレー
タ３とその周辺のマニピュレータとの干渉、接触等を確
実に防止することができる。

【０１２９】また、各マニピュレータ３の位置の情報
は、位置情報共有メモリ４２を使用して中央コントロー
ラ部４１が集中管理すると共に、マニピュレータ３の制
御も中央コントローラ部４１が集中管理しているので、
通信を行わずにしかもマニピュレータ３の位置の情報の
入力が１度で済むので、処理速度及び操作性を向上させ
ることができる。

【０１３０】なお、位置情報は、取付位置に限らず、各
マニピュレータ３の動作中の位置情報( 各モータの回転
数、回転角等 )でも良い。この場合でも、動作中の位置
情報を基にマニピュレータ３とその周辺のマニピュレー
タの干渉、接触等を確実に防止することができる。

【０１３１】この発明の第１１実施例を図１９を参照し
て説明する。図１９は、手術用マニピュレータシステム
の概略の構成を示す図である。各マニピュレータ３-1〜
３-n( 以下３と略す。図１５では３個のマニピュレータ
３-1〜３-3のみを図示する。 )には、それぞれコントロ
ーラ部４５-1〜４５-n( 以下４５と略す。３個のコント
ローラ部４５-1〜４５-3のみを図示する。 )が接続され
ている。

【０１３２】これらの各コントローラ部４５は、メイン
コントローラ部４６と接続され、このメインコントロー
ラ部４６には、位置情報共有メモリ４２が設けられてい
る。前記各コントローラ部４５は、メインコントローラ
部４６を介して供給される位置情報に基づいてそれぞれ
制御するマニピュレータ３を制御する。

【０１３３】なお、この第１１実施例は前述の第１０実
施例の変形例であり、前記各コントローラ部４５は、第
１０実施例の各マニピュレータ制御ルーチンを行うため
の専用コントローラであり、前記メインコントローラ部
４６は、システム制御ルーチンを行うための専用コント
ローラである。

【０１３４】このような構成の第１１実施例において、
各コントローラ部４５は、それぞれメインコントローラ
部４６から出力される指令及び位置情報共有メモリ４２
からの位置情報に基づいて、それぞれ各マニピュレータ
３を制御する。

【０１３５】各マニピュレータの位置情報は、上述した
第１実施例〜第６実施例に示す方法のいずれかにより各
コントローラ部４５に入力されたものが、メインコント
ローラ部４６に出力され、メインコントローラ部４６
は、入力した位置情報を位置情報共有メモリ４２に書込
むと共に、この位置情報共有メモリから各マニピュレー
タの位置情報を読取る。

【０１３６】メインコントローラ部４６は、この読取っ
た位置情報に基づいて、各マニピュレータ３の位置を認
識して各マニピュレータ間の位置関係をチェックし、マ
ニピュレータ間で干渉、接触等が予想される場合には、
その干渉等を回避する指示を該当する各コントローラ部
４５に出力する。

【０１３７】従って、各コントローラ部４６は、メイン
コントローラ部４６から出力された干渉、接触等を回避
する指示にしたがって、各マニピュレータ３の制御を変
更する。

【０１３８】なお、位置情報は、前述した第１０実施例
と同様にマニピュレータの動作中の位置情報でも良い。
このように第１１実施例によれば、上述した第１０実施
例の中央コントローラ部４１の機能の一部、すなわち各
マニピュレータ制御ルーチン４３をコントローラ部４５
として独立させ、各マニピュレータ３の位置の情報を集
中管理して、各コントローラ部４５にマニピュレータの
制御の指令を出力するメインコントローラ部４６を設け
たことにより、上述した第１０実施例と同様な効果を得
ることができる。

【０１３９】さらに、各マニピュレータ制御ルーチン４
３をコントローラ部として独立させているので、マニピ
ュレータ制御ルーチン４３を並列に処理でき、しかもメ
インコントローラ部４１は、システム制御ルーチン４４
のみを処理すれば良いので、処理速度のより高速化を図
ることができる。

【０１４０】( 追記 ) ( １ )体腔内の観察を行うスコープや体腔内で患部の処
置を行う処置具等を制御する複数のマニピュレータユニ
ットから構成されたマニピュレータシステムにおいて、
前記各マニピュレータユニットは、スコープ又は処置具
等を支持するマニピュレータと、このマニピュレータの
基準位置の情報及び少なくともこのマニピュレータの周
辺に位置する他の各マニピュレータユニットに設けられ
たマニピュレータの基準位置の情報を入力するためのキ
ー部と、このキー部から入力された各マニピュレータの
基準位置の情報に基づいて前記マニピュレータを制御す
る制御手段とを設けたことを特徴とするマニピュレータ
システム。

【０１４１】( ２ )体腔内の観察を行うスコープや体腔
内で患部の処置を行う処置具等を制御する複数のマニピ
ュレータユニットから構成されたマニピュレータシステ
ムにおいて、マニピュレータの基準位置を判定するため
の検出対象部を設け、前記各マニピュレータユニット
は、スコープ又は処置具等を支持するマニピュレータ
と、前記マニピュレータの基準位置の情報及び少なくと
もこのマニピュレータの周辺に位置する他の各マニピュ
レータユニットに設けられたマニピュレータの基準位置
の情報を発生する発生手段と、この発生手段により発生
した各マニピュレータの基準位置の情報に基づいて前記
マニピュレータを制御する制御手段とを設けたことを特
徴とするマニピュレータシステム。

【０１４２】( ３ )体腔内の観察を行うスコープや体腔
内で患部の処置を行う処置具等を制御する複数のマニピ
ュレータユニットから構成されたマニピュレータシステ
ムにおいて、軌道と、前記軌道上に設けられこの軌道上
の各位置を示す位置検出マークとを設け、前記各マニピ
ュレータユニットは、スコープ又は処置具等を支持する
と共に前記軌道上を移動するマニピュレータと、前記マ
ニピュレータの基準位置の情報及び少なくともこのマニ
ピュレータの周辺に位置する他の各マニピュレータユニ
ットに設けられたマニピュレータの基準位置の情報を発
生する発生手段と、この発生手段により発生した各マニ
ピュレータの基準位置の情報に基づいて前記マニピュレ
ータを制御する制御手段とを設けたことを特徴とするマ
ニピュレータシステム。

【０１４３】( ４ )前記検出対象部は、位置を示すマー
クと、このマークを識別するための記号とを設けたこと
を特徴とする前記２に記載されるマニピュレータシステ
ム。 ( ５ )前記記号は数字であることを特徴とする前記４に
記載されるマニピュレータシステム。

【０１４４】( ６ )前記記号はアルファベットであるこ
とを特徴とする前記４に記載されるマニピュレータシス
テム。 ( ７ )体腔内の観察を行うスコープや体腔内で患部の処
置を行う処置具等を制御する複数のマニピュレータユニ
ットから構成されたマニピュレータシステムにおいて、
前記各マニピュレータユニットは、スコープ又は処置具
等を支持するマニピュレータと、このマニピュレータの
基準位置の情報及び少なくともこのマニピュレータの周
辺に位置する他の各マニピュレータユニットに設けられ
たマニピュレータの基準位置を検出する３次元位置セン
サと、この３次元位置センサにより検出された各マニピ
ュレータの基準位置の情報に基づいて前記マニピュレー
タを制御する制御手段とを設けたことを特徴とするマニ
ピュレータシステム。

【０１４５】( ８ )前記３次元位置センサは磁気センサ
であることを特徴とする前記７に記載されるマニピュレ
ータシステム。 ( ９ )体腔内の観察を行うスコープや体腔内で患部の処
置を行う処置具等を制御する複数のマニピュレータユニ
ットから構成されたマニピュレータシステムにおいて、
軌道と、前記軌道上に設けられた電気抵抗部材とを設
け、前記各マニピュレータユニットは、スコープ又は処
置具等を支持すると共に前記軌道上を移動するマニピュ
レータと、前記電気抵抗部材の抵抗値の変化から前記マ
ニピュレータの基準位置の情報及び少なくともこのマニ
ピュレータの周辺に位置する他の各マニピュレータユニ
ットに設けられたマニピュレータの基準位置の判定する
判定手段と、この判定手段により判定した各マニピュレ
ータの基準位置に基づいて前記マニピュレータを制御す
る制御手段とを設けたことを特徴とするマニピュレータ
システム。 ( １１ )前記位置検出マークはバーコードであることを
特徴とする前記３に記載されるマニピュレータシステ
ム。 ( １２ )体腔内の観察を行うスコープや体腔内で患部の
処置を行う処置具等を制御する複数のマニピュレータユ
ニットから構成されたマニピュレータシステムにおい
て、軌道と、前記軌道上に設けられこの軌道上の各位置
を示すバーコードとを設け、前記各マニピュレータユニ
ットは、スコープ又は処置具等を支持すると共に前記軌
道上を移動するマニピュレータと、軌道上に設けられた
前記バーコードを読取るバーコード読取手段と、このバ
ーコード読取手段により読取ったバーコード情報に基づ
いて、前記マニピュレータの基準位置の情報及び少なく
ともこのマニピュレータの周辺に位置する他の各マニピ
ュレータユニットに設けられたマニピュレータの基準位
置を判定する判定手段と、この判定手段により判定した
各マニピュレータの基準位置に基づいて前記マニピュレ
ータを制御する制御手段とを設けたことを特徴とするマ
ニピュレータシステム。 ( １３ )前記検出対象部は、マニピュレータの取付位置
を示す穴と、この穴を識別するための記号とを設けたこ
とを特徴とする前記２に記載されるマニピュレータシス
テム。 ( １４ )前記穴の断面は多角形であることを特徴とする
前記１３に記載されるマニピュレータシステム。 ( １５ )前記記号は数字であることを特徴とする前記１
３に記載されるマニピュレータシステム。 ( １６ )前記記号はアルファベットであることを特徴と
する前記１３に記載されるマニピュレータシステム。 ( １７ )体腔内の観察を行うスコープや体腔内で患部の
処置を行う処置具等を制御する複数のマニピュレータユ
ニットから構成されたマニピュレータシステムにおい
て、前記各マニピュレータユニットは、スコープ又は処
置具等を支持するマニピュレータと、このマニピュレー
タの基準位置及び姿勢を検出する自己検出手段と、他の
マニピュレータユニットに対して前記自己検出手段によ
り検出された前記マニピュレータの基準位置及び姿勢を
情報として出力すると共に、他のマニピュレータからの
基準位置及び姿勢の情報を入力する情報入出力手段と、
前記自己検出手段及び前記情報入出力手段からの各マニ
ピュレータの基準位置及び姿勢の情報に基づいて前記マ
ニピュレータを制御する制御手段とを設けたことを特徴
とするマニピュレータシステム。 ( １８ )前記情報入出力手段は通信回線を介して基準位
置及び姿勢の情報の交換を行うことを特徴とする前記１
７に記載されるマニピュレータシステム。 ( １９ )前記情報入出力手段はＲＳ−２３２Ｃ回線を介
して基準位置及び姿勢の情報の交換を行うことを特徴と
する前記１７に記載されるマニピュレータシステム。 ( ２０ )前記情報入出力手段はローカルエリアネットワ
ークを介して基準位置及び姿勢の情報の交換を行うこと
を特徴とする前記１７に記載されるマニピュレータシス
テム。 ( ２１ )体腔内の観察を行うスコープや体腔内で患部の
処置を行う処置具等を制御する複数のマニピュレータユ
ニットから構成されたマニピュレータシステムにおい
て、前記各マニピュレータユニットは、スコープ又は処
置具等を支持するマニピュレータと、このマニピュレー
タの位置を移動させるためのモータと、このモータの回
転状態を検出するエンコーダと、このエンコーダからの
モータの回転状態から前記マニピュレータの基準位置及
び姿勢を判定する自己判定手段と、他のマニピュレータ
ユニットに対して前記自己判定手段により判定された前
記マニピュレータの基準位置及び姿勢を情報として出力
すると共に、他のマニピュレータからの基準位置の情報
及び姿勢情報を入力する情報入出力手段と、前記自己判
定手段及び前記情報入出力手段からの各マニピュレータ
の基準位置及び姿勢の情報に基づいて前記マニピュレー
タを制御する制御手段とを設けたことを特徴とするマニ
ピュレータシステム。 ( ２２ )体腔内の観察を行うスコープや体腔内で患部の
処置を行う処置具等を制御する複数のマニピュレータユ
ニットから構成されたマニピュレータシステムにおい
て、前記各マニピュレータユニットは、スコープ又は処
置具等を支持するマニピュレータと、このマニピュレー
タの基準位置及び姿勢を検出する３次元位置センサと、
他のマニピュレータユニットに対して前記３次元位置セ
ンサにより検出された前記マニピュレータの基準位置及
び姿勢を情報として出力すると共に、他のマニピュレー
タからの基準位置の情報及び姿勢情報を入力する情報入
出力手段と、前記３次元位置センサ及び前記情報入出力
手段からの各マニピュレータの基準位置及び姿勢の情報
に基づいて前記マニピュレータを制御する制御手段とを
設けたことを特徴とするマニピュレータシステム。 ( ２３ )前記３次元位置センサは加速度センサであるこ
とを特徴とする前記２２に記載されるマニピュレータシ
ステム。 ( ２４ )前記３次元位置センサは磁気センサであること
を特徴とする前記２２に記載されるマニピュレータシス
テム。 ( ２５ )前記情報入出力手段はメモリを介して基準位置
及び姿勢の情報の交換を行うことを特徴とする前記１７
に記載されるマニピュレータシステム。

【０１４６】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
各マニピュレータの位置を認識してマニピュレータ間で
干渉、接触等が発生するのを確実に防止することができ
るマニピュレータシステムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例の手術用マニピュレータ
システムの概略の構成を示す図及び基準座標系と固有座
標系との間の捩じれ各説明するための図。

【図２】同実施例の手術用マニピュレータシステムのマ
ニピュレータの基本的な構成を示す図。

【図３】同実施例の手術用マニピュレータシステムのキ
ー入力部を示す図。

【図４】この発明の第２実施例の手術用マニピュレータ
システムの概略の構成を示す図。

【図５】同実施例の手術用マニピュレータシステムのマ
ニピュレータの概略の構成を示す図。

【図６】この発明の第３実施例の手術用マニピュレータ
システムの概略の構成を示す図。

【図７】同実施例の手術用マニピュレータシステムのマ
ニピュレータの概略の構成を示す図。

【図８】この発明の第４実施例の手術用マニピュレータ
システムの概略の構成を示す図。

【図９】同実施例の手術用マニピュレータシステムのマ
ニピュレータの概略の構成を示す図。

【図１０】この発明の第５実施例の手術用マニピュレー
タシステムの概略の構成を示す図。

【図１１】同実施例の手術用マニピュレータシステムの
マニピュレータの概略の構成を示す図。

【図１２】この発明の第６実施例の手術用マニピュレー
タシステムのベット及びベースを示す図。

【図１３】同実施例の手術用マニピュレータシステムの
マニピュレータの概略の構成を示す図。

【図１４】この発明の第７実施例の手術用マニピュレー
タシステムの概略の構成を示す図。

【図１５】この発明の第８実施例の手術用マニピュレー
タシステムの概略の構成を示す図。

【図１６】この発明の第９実施例の手術用マニピュレー
タシステムの概略の構成を示す図。

【図１７】この発明の第１０実施例の手術用マニピュレ
ータシステムの概略の構成を示す図。

【図１８】同実施例の手術用マニピュレータシステムの
中央コントローラ部が行う処理の構成を示す機能ブロッ
ク図。

【図１９】この発明の第１１実施例の手術用マニピュレ
ータシステムの概略の構成を示す図。

【図２０】一般的なマニピュレータシステムの構成を示
す図。

【符号の説明】

３…マニピュレータ、 ４，１１，３４，３６，４０，４５…コントローラ部、 ５…キー入力部、 ６…スコープ( 内視鏡 )、 ７…処置具、 ８…ディスプレイ、 １２…３次元位置センサ、 １３…ソース、 １４…磁界検出センサ、 １５，１６，２１…マーク、 ２３…メモリ、 ２５…電気抵抗スケール、 ２８…バーコード印刷部、 ２９…バー読取部、 ３１…取付穴、 ３３…取付用ボルト ３５…ＲＳ−２３２Ｃ回線、 ３７…ＬＡＮ、 ３９…加速度センサ、 ４２…位置情報共有メモリ、 ４１…中央コントローラ部、 ４６…メインコントローラ部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 体腔内の観察を行うスコープ又は体腔内
   で患部の処置を行う処置具等を制御する複数のマニピュ
   レータユニットから構成されたマニピュレータシステム
   において、前記各マニピュレータユニットは、 スコープ又は処置具等を支持するマニピュレータと、 このマニピュレータの基準位置の情報及び少なくともこ
   のマニピュレータの周辺に位置する他の各マニピュレー
   タユニットに設けられたマニピュレータの基準位置の情
   報を発生する発生手段と、 この発生手段により発生した各マニピュレータの基準位
   置の情報に基づいてマニピュレータを制御する制御手段
   とを設けたことを特徴とするマニピュレータシステム。