特開 2022-180217 手術支援ロボットおよび多関節ロボットの操作方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022180217

(43)【公開日】2022-12-06

(54)【発明の名称】手術支援ロボットおよび多関節ロボットの操作方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 34/35 20160101AFI20221129BHJP

   B25J 9/06 20060101ALI20221129BHJP

【ＦＩ】

A61B34/35

B25J9/06 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021087197

(22)【出願日】2021-05-24

(71)【出願人】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】514063179

【氏名又は名称】株式会社メディカロイド

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(72)【発明者】

【氏名】東條 剛史

(72)【発明者】

【氏名】一居 哲夫

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707AS35

3C707BS10

3C707BS26

3C707CV09

3C707ES01

3C707EV06

3C707EW01

3C707HS27

3C707HT02

3C707JU02

3C707JU09

3C707JU15

3C707KT02

3C707KT05

3C707KT07

3C707LS02

3C707MT07

(57)【要約】

【課題】複数のアームを所望の角度および位置に一体的に移動させることにより医療器具の先端が移動できる空間範囲を調整することが可能な手術支援ロボットを提供する。
【解決手段】この手術支援ロボットは、医療器具４が各々取り付けられる複数のアーム６０と、複数のアーム６０が取り付けられるアームベース５０と、アームベース５０を移動させる６軸以上の垂直多関節ロボット４０と、垂直多関節ロボット４０の動作を制御するロボット制御部３１ｂと、を備える。ロボット制御部３１ｂは、垂直多関節ロボット４０により、アームベース５０から離れた位置に設定された所定の位置ＰＡを中心にアームベース５０を円弧状に回動させる。
【選択図】図１０

【特許請求の範囲】

【請求項1】

医療器具が各々取り付けられる複数のアームと、
前記複数のアームが取り付けられるアームベースと、
前記アームベースを移動させる６軸以上の多関節ロボットと、
前記多関節ロボットの動作を制御するロボット制御部と、を備え、
前記ロボット制御部は、前記多関節ロボットにより、前記アームベースから離れた位置に設定された所定の位置を中心に前記アームベースを円弧状に回動させる、手術支援ロボット。

【請求項2】

前記ロボット制御部は、前記多関節ロボットにより、前記所定の位置を通る回動軸線周りに前記アームベースを円弧状に回動させる、請求項１に記載の手術支援ロボット。

【請求項3】

前記ロボット制御部は、前記多関節ロボットにより、前記所定の位置を通り前記アームベースに前記複数のアームが並ぶ方向に平行な第１回動軸線、および、前記所定の位置を通り前記第１回動軸線に直交する鉛直な平面内に存在する第２回動軸線の２軸の回動軸線周りに前記アームベースを円弧状に回動させる、請求項２に記載の手術支援ロボット。

【請求項4】

前記多関節ロボットを操作する操作部をさらに備え、
前記ロボット制御部は、前記操作部が操作されている間にのみ、前記所定の位置を中心に前記アームベースを円弧状に回動させる、請求項１～３のいずれか１項に記載の手術支援ロボット。

【請求項5】

前記所定の位置は、前記アームベースから鉛直方向に延びる軸線上に設定される、請求項１～４のいずれか１項に記載の手術支援ロボット。

【請求項6】

前記アームベースに取り付けられる撮像部をさらに備え、
前記所定の位置は、前記撮像部の光軸線上に設定される、請求項１～５のいずれか１項に記載の手術支援ロボット。

【請求項7】

前記医療器具は、内視鏡を含み、
前記ロボット制御部は、前記多関節ロボットにより、前記所定の位置としての患者の体表面から前記内視鏡を挿入するためのトロカールに基づく位置を中心に前記アームベースを円弧状に回動させる、請求項１～４のいずれか１項に記載の手術支援ロボット。

【請求項8】

前記アームベースに設けられる撮像部をさらに備え、
前記ロボット制御部は、前記撮像部による撮像に基づいて、前記内視鏡を挿入するための前記トロカールに基づく位置を前記所定の位置として設定する、請求項７に記載の手術支援ロボット。

【請求項9】

前記医療器具の移動の支点となるピボット位置を教示するピボット位置教示部をさらに備え、
前記ロボット制御部は、前記ピボット位置教示部により教示された前記所定の位置を前記ピボット位置として設定して、前記多関節ロボットにより、前記ピボット位置を中心に前記アームベースを円弧状に回動させる、請求項１～４のいずれか１項に記載の手術支援ロボット。

【請求項10】

前記ロボット制御部は、教示された複数の前記ピボット位置の配列に基づいて、前記アームベースを円弧状に回動させる、請求項９に記載の手術支援ロボット。

【請求項11】

前記ロボット制御部は、手術中において、前記医療器具が前記ピボット位置に拘束された状態で、かつ、前記医療器具の先端位置を維持しながら、前記アームベースを円弧状に回動させる、請求項９または１０に記載の手術支援ロボット。

【請求項12】

前記医療器具は、内視鏡を含み、
前記ロボット制御部は、前記多関節ロボットにより、前記内視鏡の光軸方向に基づいて、前記所定の位置を中心に前記アームベースを円弧状に回動させる、請求項９～１１のいずれか１項に記載の手術支援ロボット。

【請求項13】

前記ロボット制御部は、前記多関節ロボットにより、前記内視鏡の光軸方向に基づいて、前記所定の位置を通り鉛直方向に延びる軸線、および、前記所定の位置を通り前記アームベースに前記複数のアームが並ぶ方向に平行な第１回動軸線に沿って前記アームベースを移動させ、その後、前記所定の位置を通り前記鉛直方向に延びる軸線および前記所定の位置を通り前記第１回動軸線に直交する第２回動軸線周りに前記アームベースを円弧状に回動させる、請求項１２に記載の手術支援ロボット。

【請求項14】

前記ロボット制御部は、前記多関節ロボットにより、前記アームベースを円弧状に回動させた後、前記アームベースをさらに並進移動させる、請求項１～１３のいずれか１項に記載の手術支援ロボット。

【請求項15】

前記アームは、トロカールを保持する機構を備えていない、請求項１～１４のいずれか１項に記載の手術支援ロボット。

【請求項16】

医療器具が各々取り付けられる複数のアームと、前記複数のアームが取り付けられるアームベースと、前記アームベースを移動させる６軸以上の多関節ロボットと、前記多関節ロボットの動作を制御するロボット制御部と、前記多関節ロボットを操作する操作部を備える手術支援ロボットにおける前記多関節ロボットの操作方法であって、
前記操作部が操作されている間にのみ、前記アームベースから離れた位置に設定された所定の位置を中心に前記アームベースを円弧状に回動させること、を含む、多関節ロボットの操作方法。

【請求項17】

前記手術支援ロボットは、前記医療器具の移動の支点となるピボット位置を教示するピボット位置教示部を備え、
前記ピボット位置教示部により教示された前記所定の位置を前記ピボット位置として設定すること、
内視鏡を含む前記医療器具の光軸方向に基づいて、前記所定の位置を中心に前記アームベースを円弧状に回動させること、を含む、請求項１６に記載の多関節ロボットの操作方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この開示は、手術支援ロボットおよび多関節ロボットの操作方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、手術支援ロボットが知られている。たとえば、特許文献１参照。

【0003】

上記特許文献１には、医療器具が各々取り付けられる複数のアームと、複数のアームが取り付けられるプラットホームと、プラットホームを移動させるポジショナと、ポジショナの動作を制御するポジショナ制御部とを備える手術支援ロボットが開示されている。上記特許文献１の手術支援ロボットでは、ポジショナは、プラットホームを水平方向に移動させる水平アームを含む。また、水平アームの先端には、手首リンクを介してプラットホームが接続されており、手首リンクによりプラットホームが水平方向の回転軸を中心に回転される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－１０４４５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１では、プラットホームが水平方向の回転軸を中心に手首リンクにより回転されることにより、複数のアームの角度を一体的に調整することが可能である。しかしながら、水平アームの先端の手首リンクのみによりプラットホームを水平方向の回動軸を中心に回動させた場合には、術式によって医療器具の先端が移動できる空間範囲と必要な術野領域に差があり、アームだけの動作では到達できなくなることがある。そこで、複数のアームを所望の角度および位置に一体的に移動させることにより医療器具の先端が移動できる空間範囲を調整することが可能な手術支援ロボットが望まれている。

【0006】

この開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この開示の１つの目的は、複数のアームを所望の角度および位置に一体的に移動させることにより医療器具の先端が移動できる空間範囲を調整することが可能な手術支援ロボットおよび多関節ロボットの操作方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、第１の局面による手術支援ロボットは、医療器具が各々取り付けられる複数のアームと、複数のアームが取り付けられるアームベースと、アームベースを移動させる６軸以上の多関節ロボットと、多関節ロボットの動作を制御するロボット制御部と、を備え、ロボット制御部は、多関節ロボットにより、アームベースから離れた位置に設定された所定の位置を中心にアームベースを円弧状に回動させる。

【0008】

第１の局面による手術支援ロボットでは、上記のように、ロボット制御部は、６軸以上の多関節ロボットにより、アームベースから離れた位置に設定された所定の位置を中心にアームベースを円弧状に回動させる。これにより、多関節ロボットの６軸以上の複数の関節により、アームベースの角度および位置を調整することができるので、複数のアームを所望の角度および位置に一体的に移動させることにより医療器具の先端が移動できる空間範囲を調整することができる。また、アームベースから離れた位置に設定された所定の位置を中心にアームベースを円弧状に回動させることにより、複数のアームに取り付けられた複数の医療器具の動作範囲を所定の位置を中心に移動させることができる。これにより、複数の医療器具の動作範囲を術式や患者の体形などに応じて適した位置に調整することができる。

【0009】

第２の局面による多関節ロボットの操作方法は、医療器具が各々取り付けられる複数のアームと、複数のアームが取り付けられるアームベースと、アームベースを移動させる６軸以上の多関節ロボットと、多関節ロボットの動作を制御するロボット制御部と、多関節ロボットを操作する操作部を備える手術支援ロボットにおける多関節ロボットの操作方法であって、操作部が操作されている間にのみ、アームベースから離れた位置に設定された所定の位置を中心にアームベースを円弧状に回動させること、を含む。

【0010】

第２の局面による多関節ロボットの操作方法では、上記のように、６軸以上の多関節ロボットによりアームベースから離れた位置に設定された所定の位置を中心にアームベースを円弧状に回動させる。これにより、多関節ロボットの６軸以上の複数の関節により、アームベースの角度および位置を調整することができるので、複数のアームを所望の角度および位置に一体的に移動させることにより医療器具の先端が移動できる空間範囲を調整することができる。また、アームベースから離れた位置に設定された所定の位置を中心にアームベースを円弧状に回動させることにより、複数のアームに取り付けられた複数の医療器具の動作範囲を所定の位置を中心に移動させることができる。これにより、複数の医療器具の動作範囲を術式や患者の体形などに応じて適した位置に調整することができる。また、多関節ロボットを操作する操作部が操作されていることに基づいてアームベースが回動されるので、アームベースが意図せずに移動するのを抑制することができる。また、手術を行う前の所望のタイミングにおいてアームベースを操作して移動させることができる。

【発明の効果】

【0011】

上記のように、複数のアームを所望の角度および位置に一体的に移動させることにより医療器具の先端が移動できる空間範囲を調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】一実施形態による手術支援システムの構成を示す図である。

【図2】一実施形態による医療用マニピュレータの構成を示す図である。

【図3】一実施形態による医療用マニピュレータのアームの構成を示す図である。

【図4】鉗子を示す図である。

【図5】一実施形態による医療用マニピュレータの操作部の構成を示す斜視図である。

【図6】内視鏡を示す図である。

【図7】ピボット位置教示部を示す図である。

【図8】ピボット位置を説明するための図である。

【図9】一実施形態による医療用マニピュレータの制御部の構成を示すブロック図である。

【図10】アームベースの横方向の回動を説明するための図である。

【図11】アームベースの前後方向の回動を説明するための図である。

【図12】アームベースの横方向の回動例を示した図である。

【図13】アームベースの前後方向の回動例を示した図である。

【図14】医療用マニピュレータのロールインを説明するための図である。

【図15】アームベースのｚ回転を説明するための図である。

【図16】医療用マニピュレータのセットアップ姿勢への移行を説明するための図である。

【図17】姿勢調整手順の第１例を説明するためのフローチャートである。

【図18】姿勢調整手順の第２例を説明するためのフローチャートである。

【図19】姿勢調整手順の第３例を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。

【0014】

図１～図１６を参照して、一実施形態による手術支援システム１００の構成について説明する。手術支援システム１００は、患者Ｐ側装置である医療用マニピュレータ１と、医療用マニピュレータ１を操作するための操作者側装置である遠隔操作装置２とを備えている。医療用マニピュレータ１は医療用台車３を備えており、移動可能である。遠隔操作装置２は、医療用マニピュレータ１から離間した位置に配置されており、医療用マニピュレータ１は、遠隔操作装置２により遠隔操作される。術者は、医療用マニピュレータ１に所望の動作を行わせるための指令を遠隔操作装置２に入力する。遠隔操作装置２は、入力された指令を医療用マニピュレータ１に送信する。医療用マニピュレータ１は、受信した指令に基づいて動作する。また、医療用マニピュレータ１は、滅菌された滅菌野である手術室内に配置されている。なお、医療用マニピュレータ１は、手術支援ロボットの一例である。

【0015】

遠隔操作装置２は、たとえば、手術室の中または手術室の外に配置されている。遠隔操作装置２は、操作用マニピュレータアーム２１と、操作ペダル２２と、タッチパネル２３と、モニタ２４と、支持アーム２５と、支持バー２６とを含む。操作用マニピュレータアーム２１は、術者が指令を入力するための操作用のハンドルを構成する。操作用マニピュレータアーム２１は、医療器具４に対する操作量を受け付ける。モニタ２４は、内視鏡６により撮影された画像を表示するスコープ型表示装置である。支持アーム２５は、モニタ２４の高さを術者の顔の高さに合わせるようにモニタ２４を支持する。タッチパネル２３は、支持バー２６に配置されている。モニタ２４近傍に設けられたセンサにより術者の頭部を検知することにより医療用マニピュレータ１は遠隔操作装置２による操作が可能になる。術者は、モニタ２４により患部を視認しながら、操作用マニピュレータアーム２１および操作ペダル２２を操作する。これにより、遠隔操作装置２に指令が入力される。遠隔操作装置２に入力された指令は、医療用マニピュレータ１に送信される。

【0016】

医療用台車３には、医療用マニピュレータ１の動作を制御する制御部３１と、医療用マニピュレータ１の動作を制御するためのプログラムなどが記憶される記憶部３２とが設けられている。そして、遠隔操作装置２に入力された指令に基づいて、医療用台車３の制御部３１は、医療用マニピュレータ１の動作を制御する。

【0017】

また、医療用台車３には、操作部３３が設けられている。操作部３３は、主に施術前に手術の準備を行うために、垂直多関節ロボット４０、アームベース５０、および、複数のアーム６０の移動や姿勢の変更の操作を受け付ける。操作部３３は、ジョイスティックを含む。なお、垂直多関節ロボット４０は、多関節ロボットの一例である。

【0018】

図１および図２に示す医療用マニピュレータ１は、手術室内に配置されている。図１に示すように、医療用マニピュレータ１は、手術台５上の患者Ｐに対して手術を行う。医療用マニピュレータ１は、医療用台車３と、垂直多関節ロボット４０と、アームベース５０と、複数のアーム６０とを備えている。アームベース５０は、垂直多関節ロボット４０の先端に取り付けられている。アームベース５０には、複数のアーム６０が取り付けられている。アームベース５０は、長尺形状を有する。また、アーム６０の両端のアーム６０ａおよびアーム６０ｄは、各々のアームの根元部が、アームベース５０内のスライド用ベルトに連結されている。スライド用ベルトは、アームベース５０内に設けられている複数のプーリと駆動モータに張架され、スライド用ベルトが回動することで、両端のアーム６０ａおよびアーム６０ｄの根本部が移動される。つまり、制御部３１からの指令に基づき、アームベース５０は、複数のアーム６０の間隔を調整することができる。また、複数のアーム６０は、折り畳まれた収納姿勢をとることが可能である。アームベース５０と、複数のアーム６０とは、滅菌ドレープにより覆われて使用される。

【0019】

アームベース５０には、アームベース５０の位置を調整する際に撮像を行う撮像部５１が取り付けられている。撮像部５１は、アームベース５０から下方を撮像する。撮像部５１により撮像された画像は、医療用台車３に設けられた表示部およびモニタカート８の表示部８ａに表示される。

【0020】

垂直多関節ロボット４０は、６軸以上の多関節ロボットである。垂直多関節ロボット４０は、たとえば、７軸多関節ロボットである。また、垂直多関節ロボット４０は、医療用台車３上に配置されている。垂直多関節ロボット４０は、アームベース５０を移動させる。具体的には、垂直多関節ロボット４０は、アームベース５０の位置を３次元に移動させる。

【0021】

また、垂直多関節ロボット４０は、図２に示すように、ベース部４１と、ベース部４１に連結された複数のリンク部４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄとを含む。複数のリンク部４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄは、関節４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ、４３ｅ、４３ｆ、４３ｇにより連結されている。

【0022】

関節４３ａは、ベース部４１に対してリンク部４２ａを鉛直方向の回転軸線Ａ１周りに回転させる。関節４３ｂは、リンク部４２ａに対してリンク部４２ｂを水平方向の回転軸線Ａ２周りに回転させる。関節４３ｃは、リンク部４２ｂに対してリンク部４２ｃを水平方向の回転軸線Ａ３周りに回転させる。関節４３ｄは、関節４３ｃに対してリンク部４２ｃを回転軸線Ａ３に垂直な回転軸線Ａ４周りに回転させる。関節４３ｅは、リンク部４２ｃに対してリンク部４２ｄを回転軸線Ａ４に垂直な回転軸線Ａ５周りに回転させる。関節４３ｆは、関節４３ｅに対してリンク部４２ｄを回転軸線Ａ５に垂直な回転軸線Ａ６周りに回転させる。関節４３ｇは、リンク部４２ｄに対してアームベース５０を回転軸線Ａ７周りに回転させる。

【0023】

図１に示すように、複数のアーム６０の各々の先端には、医療器具４が取り付けられている。医療器具４は、たとえば、取り換え可能なインストゥルメント、内視鏡６（図６参照）などを含む。

【0024】

図３に示すように、インストゥルメントには、アーム６０のホルダ７１に設けられたサーボモータＭ２によって駆動される被駆動ユニット４ａが設けられている。また、インストゥルメントの先端には、エンドエフェクタの一例として鉗子４ｂが設けられている。なお、エンドエフェクタは、関節を有する器具として、鉗子、ハサミ、グラスバー、ニードルホルダ、マイクロジセクター、ステーブルアプライヤー、タッカー、吸引洗浄ツール、スネアワイヤ、および、クリップアプライヤーなどを含む。また、エンドエフェクタは、関節を有しない器具として、切断刃、焼灼プローブ、洗浄器、カテーテル、および、吸引オリフィスなどを含む。なお、鉗子４ｂは、２つのエンドエフェクタ部材４ｂ１および４ｂ２を有している。

【0025】

また、図４に示すように、インストゥルメントは、エンドエフェクタ部材４ｂ１および４ｂ２の基端側をＪ１１軸周りに回転可能に支持する第１支持体４ｅと、第１支持体４ｅの基端側をＪ１０軸周りに回転可能に支持する第２支持体４ｆと、第２支持体４ｆの基端側に接続されるシャフト４ｃとを含む。被駆動ユニット４ａと、シャフト４ｃと、第２支持体４ｆと、第１支持体４ｅと、鉗子４ｂとは、Ｚａ方向に沿って配置されている。Ｊ１１軸は、シャフト４ｃが延びる方向であるＺａ方向に対して直交する。また、Ｊ１０軸は、シャフト４ｃが延びる方向においてＪ１１軸と離間しかつシャフト４ｃが延びる方向およびＪ１１軸に対して直交する。

【0026】

第１支持体４ｅには、Ｊ１１軸の回転軸線Ｒ１周りに回転するように鉗子４ｂが取り付けられている。また、第２支持体４ｆは、第１支持体４ｅをＪ１０軸について回転可能に支持している。つまり、第２支持体４ｆには、Ｊ１０軸の回転軸線Ｒ２周りに回転するように第１支持体４ｅが取り付けられている。また、第１支持体４ｅの先端側であるＺａ１方向側の部分は、Ｕ字形状を有している。第１支持体４ｅのＵ字形状の先端側の部分の回転軸線Ｒ１方向における中央部にツールセンタポイント（ＴＣＰ１）が設定されている。

【0027】

また、図６に示すように、内視鏡６のＴＣＰ２は、内視鏡６の先端に設定されている。内視鏡６は、アーム６０の先端側に取り付けられ、手術部位の撮影を行う。内視鏡６は、たとえば、ステレオカメラを有しており、手術部位を３Ｄ画像として撮影することが可能である。

【0028】

次に、アーム６０の構成について詳細に説明する。

【0029】

図３に示すように、アーム６０は、ベース部６２、リンク部６３および関節６４を有するアーム部６１と、アーム部６１の先端に設けられる並進移動機構部７０とを含む。アーム６０は、アーム６０の根元側のアームベース５０に対して先端側を３次元に移動させる。なお、複数のアーム６０は、互いに同様の構成を有する。

【0030】

並進移動機構部７０は、アーム部６１の先端側に設けられるとともに医療器具４が取り付けられている。また、並進移動機構部７０は、医療器具４を患者Ｐに挿入する方向に並進移動させる。また、並進移動機構部７０は、医療器具４をアーム部６１に対して相対的に並進移動させる。具体的には、並進移動機構部７０には、医療器具４を保持するホルダ７１が設けられている。ホルダ７１には、サーボモータＭ２（図９参照）が収容されている。サーボモータＭ２は、医療器具４の被駆動ユニット４ａに設けられた回転体を回転させる。被駆動ユニット４ａの回転体が回転されることにより、鉗子４ｂが動作される。

【0031】

アーム部６１は、７軸多関節ロボットアームを含む。また、アーム部６１は、アーム部６１をアームベース５０に取り付けるためのベース部６２と、ベース部６２に連結された複数のリンク部６３とを含む。複数のリンク部６３同士は、関節６４により連結されている。また、アーム６０は、トロカールＴを保持する機構を備えていない。

【0032】

並進移動機構部７０は、ホルダ７１をＺａ方向に沿って並進移動させることにより、ホルダ７１に取り付けられた医療器具４をシャフト４ｃが延びる方向であるＺａ方向に沿って並進移動させる。具体的には、並進移動機構部７０は、アーム部６１の先端に接続される基端側リンク部７２と、先端側リンク部７３と、基端側リンク部７２と先端側リンク部７３との間に設けられる連結リンク部７４とを含む。また、ホルダ７１は、先端側リンク部７３に設けられている。

【0033】

そして、並進移動機構部７０の連結リンク部７４は、基端側リンク部７２に対して、先端側リンク部７３を、Ｚａ方向に沿って相対的に移動させる倍速機構である。また、基端側リンク部７２に対して先端側リンク部７３がＺａ方向に沿って相対的に移動されることにより、ホルダ７１に設けられた医療器具４が、Ｚａ方向に沿って並進移動する。また、アーム部６１の先端は、基端側リンク部７２を、Ｚａ方向に直交するＸ方向を軸として回動させるように基端側リンク部７２に接続されている。

【0034】

また、図５に示すように、医療用マニピュレータ１は、アーム６０に取り付けられ、アーム６０を操作する操作部８０を備えている。操作部８０は、イネーブルスイッチ８１と、ジョイスティック８２とスイッチ部８３とを含む。イネーブルスイッチ８１は、ジョイスティック８２およびスイッチ部８３によるアーム６０の移動を許可または不許可とする。また、イネーブルスイッチ８１は、看護師や、助手などの操作者が操作部８０を把持して押下されることによりアーム６０による医療器具４の移動を許可する状態となる。また、イネーブルスイッチ８１は、操作部８０の外周面８０ａの両側に一対設けられている。ジョイスティック８２は、アーム６０の移動方向の操作を受け付ける。

【0035】

また、スイッチ部８３は、医療器具４の長手方向に沿った医療器具４を患者Ｐに挿入する方向側に医療器具４を移動させるスイッチ部８３ａと、医療器具４を患者Ｐに挿入する方向と反対側に医療器具４を移動させるスイッチ部８３ｂとを含む。スイッチ部８３ａとスイッチ部８３ｂとは、共に、押しボタンスイッチを含む。スイッチ部８３は、操作部８０の外周面８０ａの両側に設けられている。具体的には、スイッチ部８３ａおよびスイッチ部８３ｂは、操作部８０の両側面に一対設けられている。

【0036】

また、図５に示すように、操作部８０は、アーム６０に取り付けられた医療器具４の移動の支点（図８参照）となるピボット位置ＰＰを教示するピボットボタン８５を含む。ピボットボタン８５は、操作部８０の面８０ｂに、イネーブルスイッチ８１に隣り合うように設けられている。そして、内視鏡６（図６参照）の先端部６ａまたはピボット位置教示部７（図７参照）の先端部７ａが、患者Ｐの体表面Ｓに挿入されたトロカールＴの挿入位置に対応する位置まで移動された状態で、ピボットボタン８５が押下されることによりピボット位置ＰＰが教示され、記憶部３２に記憶される。なお、ピボット位置ＰＰの教示において、ピボット位置ＰＰは、１つの点が座標として設定され、ピボット位置ＰＰの教示は、医療器具４の方向を設定するものではない。ピボットボタン８５は、操作部８０の外周面８０ａの両側に一対設けられている。

【0037】

図７に示すように、ピボット位置教示部７は、アーム６０の先端側に取り付けられ医療器具４を移動させる際の支点となる位置であるピボット位置ＰＰ（図８参照）を教示する。

【0038】

また、図１に示すように、複数のアーム６０のうちの一つのアーム６０ｃには内視鏡６が取り付けられ、残りのアーム６０ａ、６０ｂおよび６０ｄには、内視鏡６以外の医療器具４が取り付けられる。具体的には、手術において、４つのアーム６０のうちの１つのアーム６０に内視鏡６が取り付けられ、３つのアーム６０に内視鏡６以外の医療器具４が取り付けられる。そして、内視鏡６が取り付けられているアーム６０に対して、内視鏡６が取り付けられた状態でピボット位置ＰＰ１が教示される。また、内視鏡６以外の医療器具４が取り付けられるアーム６０に対して、ピボット位置教示部７が取り付けられた状態でピボット位置ＰＰ２が教示される。なお、内視鏡６は、互いに隣り合うように配置されている４つのアーム６０のうちの、中央に配置される２つのアーム６０ｂおよび６０ｃのうちのいずれかに取り付けられる。すなわち、ピボット位置ＰＰは、複数のアーム６０毎に個別に設定される。

【0039】

また、図５に示すように、操作部８０の面８０ｂには、アーム６０の位置を最適化するためのアジャストメントボタン８６が設けられている。内視鏡６が取り付けられたアーム６０に対するピボット位置ＰＰの教示後、アジャストメントボタン８６が押下さえることにより、他のアーム６０およびアームベース５０の位置が最適化される。アジャストメントボタン８６は、操作部８０の外周面８０ａの両側に一対設けられている。

【0040】

また、図５に示すように、操作部８０は、アーム６０に取り付けられた医療器具４または内視鏡６を並進移動させるモードと、回転移動させるモードとを切り替えるモード切替ボタン８４を含む。また、モード切替ボタン８４の近傍には、モードインジケータ８４ａが設けられている。モードインジケータ８４ａは、切り替えられたモードを表示する。具体的には、モードインジケータ８４ａが点灯することにより現在のモードが回転移動モードであることが表示される。また、モードインジケータ８４ａが消灯することにより、現在のモードが並進移動モードであることが表示される。

【0041】

また、モードインジケータ８４ａは、ピボット位置ＰＰが教示されたことを表示するピボット位置インジケータを兼ねている。

【0042】

アーム６０を並進移動させるモードでは、医療器具４の先端４ｄが、Ｘ－Ｙ平面上において移動するように、アーム６０が移動される。また、アーム６０を回転移動させるモードでは、ピボット位置ＰＰが教示されていない時は、鉗子４ｂを中心に回転移動し、ピボット位置ＰＰが教示されている時は、ピボット位置ＰＰを支点として医療器具４が回転移動するように、アーム６０が移動される。なお、医療器具４のシャフト４ｃがトロカールＴに挿入された状態で、医療器具４が回転移動される。

【0043】

また、図９に示すように、アーム６０には、アーム部６１の複数の関節６４に対応するように、複数のサーボモータＭ１と、エンコーダＥ１と、減速機とが設けられている。エンコーダＥ１は、サーボモータＭ１の回転角を検出する。減速機は、サーボモータＭ１の回転を減速させてトルクを増大させる。

【0044】

また、図９に示すように、並進移動機構部７０には、医療器具４の被駆動ユニット４ａに設けられた回転体を回転させるためのサーボモータＭ２と、医療器具４を並進移動させるためのサーボモータＭ３と、エンコーダＥ２およびエンコーダＥ３と、減速機とが設けられている。エンコーダＥ２およびエンコーダＥ３は、それぞれ、サーボモータＭ２およびサーボモータＭ３の回転角を検出する。減速機は、サーボモータＭ２およびサーボモータＭ３の回転を減速させてトルクを増大させる。

【0045】

また、垂直多関節ロボット４０には、垂直多関節ロボット４０の複数の関節４３に対応するように、複数のサーボモータＭ４と、エンコーダＥ４と、減速機とが設けられている。エンコーダＥ４は、サーボモータＭ４の回転角を検出する。減速機は、サーボモータＭ４の回転を減速させてトルクを増大させる。

【0046】

また、医療用台車３には、医療用台車３の複数の前輪の各々を駆動するサーボモータＭ５と、エンコーダＥ５と、減速機およびブレーキとが設けられている。エンコーダＥ５は、サーボモータＭ５の回転角を検出する。減速機は、サーボモータＭ５の回転を減速させてトルクを増大させる。

【0047】

また、医療用台車３のスロットル部３４ａには、ポテンショメータＰ１（図１参照）が設けられており、スロットル部３４ａの捻りに応じてポテンショメータＰ１で検出した回転角に基づき、前輪のサーボモータＭ５は駆動される。また、医療用台車３の後輪は、双輪形式であり、操作ハンドル３４の左右（Ｒ方向）の回動に基づき、後輪は操舵される。また、医療用台車３の操作ハンドル３４には、ポテンショメータＰ２（図２参照）が設けられており、医療用台車３の後輪には、サーボモータＭ６とエンコーダＥ６と減速機が設けられている。減速機は、サーボモータＭ６の回転を減速させてトルクを増大させる。操作ハンドル３４の左右（Ｒ方向）の回動に応じてポテンショメータＰ２で検出した回転角に基づき、サーボモータＭ６は駆動される。すなわち、操作ハンドル３４の左右（Ｒ方向）の回動による後輪の操舵は、サーボモータＭ６によりパワーアシストされる。

【0048】

また、医療用台車３は、前輪が駆動されることにより、前後方向に移動する。また、医療用台車３の操作ハンドル３４が回動されることにより、後輪が操舵されて、医療用台車３が左右方向に回動する。

【0049】

医療用台車３の制御部３１は、指令に基づいて複数のアーム６０の移動を制御するアーム制御部３１ａと、指令に基づいて垂直多関節ロボット４０の移動および医療用台車３の前輪および後輪の駆動を制御するロボット制御部３１ｂとを含む。アーム制御部３１ａには、アーム６０を駆動するためのサーボモータＭ１を制御するためのサーボ制御部Ｃ１が電気的に接続されている。また、サーボ制御部Ｃ１には、サーボモータＭ１の回転角を検出するためのエンコーダＥ１が電気的に接続されている。

【0050】

また、アーム制御部３１ａには、医療器具４を駆動するためのサーボモータＭ２を制御するためのサーボ制御部Ｃ２が電気的に接続されている。また、サーボ制御部Ｃ２には、サーボモータＭ２の回転角を検出するためのエンコーダＥ２が電気的に接続されている。また、アーム制御部３１ａには、並進移動機構部７０を並進移動するためのサーボモータＭ３を制御するためのサーボ制御部Ｃ３が電気的に接続されている。また、サーボ制御部Ｃ３には、サーボモータＭ３の回転角を検出するためのエンコーダＥ３が電気的に接続されている。

【0051】

そして、遠隔操作装置２に入力された動作指令が、アーム制御部３１ａに入力される。アーム制御部３１ａは、入力された動作指令と、エンコーダＥ１（Ｅ２、Ｅ３）により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、位置指令をサーボ制御部Ｃ１（Ｃ２、Ｃ３）に出力する。サーボ制御部Ｃ１（Ｃ２、Ｃ３）は、アーム制御部３１ａから入力された位置指令と、エンコーダＥ１（Ｅ２、Ｅ３）により検出された回転角とに基づいて、トルク指令を生成するとともに、トルク指令をサーボモータＭ１（Ｍ２、Ｍ３）に出力する。これにより、アーム６０は、遠隔操作装置２に入力された動作指令に応じて移動する。

【0052】

また、アーム制御部３１ａは、操作部８０のジョイスティック８２からの入力信号に基づいてアーム６０を操作する。具体的には、アーム制御部３１ａは、ジョイスティック８２から入力された入力信号である動作指令と、エンコーダＥ１により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、位置指令をサーボ制御部Ｃ１に出力する。サーボ制御部Ｃ１は、アーム制御部３１ａから入力された位置指令と、エンコーダＥ１により検出された回転角とに基づいて、トルク指令を生成するとともに、トルク指令をサーボモータＭ１に出力する。これにより、アーム６０は、ジョイスティック８２に入力された動作指令に応じて移動する。

【0053】

アーム制御部３１ａは、操作部８０のスイッチ部８３からの入力信号に基づいてアーム６０を動作させる。具体的には、アーム制御部３１ａは、スイッチ部８３から入力された入力信号である動作指令と、エンコーダＥ１またはＥ３により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、位置指令をサーボ制御部Ｃ１またはＣ３に出力する。サーボ制御部Ｃ１またはＣ３は、アーム制御部３１ａから入力された位置指令と、エンコーダＥ１またはＥ３により検出された回転角とに基づいて、トルク指令を生成するとともに、トルク指令をサーボモータＭ１またはＭ３に出力する。これにより、アーム６０は、スイッチ部８３に入力された動作指令に応じて移動する。

【0054】

ロボット制御部３１ｂは、垂直多関節ロボット４０の動作を制御する。具体的には、図９に示すように、ロボット制御部３１ｂには、垂直多関節ロボット４０を移動するサーボモータＭ４を制御するためのサーボ制御部Ｃ４が電気的に接続されている。また、サーボ制御部Ｃ４には、サーボモータＭ４の回転角を検出するためのエンコーダＥ４が電気的に接続されている。また、ロボット制御部３１ｂには、医療用台車３の前輪を駆動するサーボモータＭ５を制御するためのサーボ制御部Ｃ５が電気的に接続されている。また、サーボ制御部Ｃ５には、サーボモータＭ５の回転角を検出するためのエンコーダＥ５が電気的に接続されている。また、ロボット制御部３１ｂには、医療用台車３の後輪を駆動するサーボモータＭ６を制御するためのサーボ制御部Ｃ６が電気的に接続されている。また、サーボ制御部Ｃ６には、サーボモータＭ６の回転角を検出するためのエンコーダＥ６が電気的に接続されている。

【0055】

また、操作部３３からの動作指令が、ロボット制御部３１ｂに入力される。ロボット制御部３１ｂは、操作部３３から入力された動作指令と、エンコーダＥ４により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、位置指令をサーボ制御部Ｃ４に出力する。サーボ制御部Ｃ４は、ロボット制御部３１ｂから入力された位置指令と、エンコーダＥ４により検出された回転角とに基づいて、トルク指令を生成するとともに、トルク指令をサーボモータＭ４に出力する。これにより、垂直多関節ロボット４０は、操作部３３に入力された動作指令に応じて移動する。詳細な説明は省略するが、同様な手順により、ロボット制御部３１ｂは、操作ハンドル３４からの動作指令に応じて、医療用台車３を移動させる。

【0056】

また、手術支援システム１００には、図１に示すように、モニタカート８が設けられている。モニタカート８は、表示部８ａを含んでいる。モニタカート８の表示部８ａには、遠隔操作装置２のモニタ２４に表示される画像と同じ画像表示される。つまり、モニタ２４に表示されて術者が見ている画像を、医療用マニピュレータ１および患者Ｐの周辺にいる看護師、助手などの作業者がモニタカート８の表示部８ａにより見ることが可能である。

【0057】

ここで、本実施形態では、図１０および図１１に示すように、ロボット制御部３１ｂは、垂直多関節ロボット４０により、アームベース５０から離れた位置に設定された所定の位置ＰＡを中心にアームベース５０を円弧状に回動させる。

【0058】

また、ロボット制御部３１ｂは、垂直多関節ロボット４０により、所定の位置ＰＡを通る回動軸線周りにアームベース５０を円弧状に回動させることができる。具体的には、図１１に示すように、ロボット制御部３１ｂは、垂直多関節ロボット４０により、所定の位置ＰＡを通り、アームベース５０に複数のアーム６０が並ぶ方向に平行な第１回動軸線Ｂ１周りにアームベース５０を円弧状に回動させる。図１３に示すように、アームベース５０を第１回動軸線Ｂ１周りに回動させることにより、医療器具４の移動可能な範囲を大きくすることができる。なお、図１１において、第１回動軸線Ｂ１は紙面に垂直である。

【0059】

また、図１０に示すように、ロボット制御部３１ｂは、垂直多関節ロボット４０により、所定の位置ＰＡを通り、第１回動軸線Ｂ１に直交する鉛直な平面内に存在する第２回動軸線Ｂ２周りにアームベース５０を円弧状に回動させることができる。図１２に示すように、アームベース５０を第２回動軸線Ｂ２周りに回動させることにより、アーム６０ａが伸びた姿勢になるのを抑制することができるので、アーム６０ａの移動可能な範囲を大きくすることができる。ここで、アーム６０ａの関節が伸びた状態になると動作が制限される場合もある。一方、アームベース５０を第２回動軸線Ｂ２周りに回動させることにより、アーム６０ａの関節が伸びた状態にならないので、アーム６０ａの動作に制限はなく所望の姿勢を取ることができるようになる。なお、図１０において、第２回動軸線Ｂ２は紙面に垂直である。

【0060】

また、図１５に示すように、ロボット制御部３１ｂは、垂直多関節ロボット４０により、所定の位置ＰＡから鉛直方向に延びる軸線Ｂ３周りにアームベース５０を回動させることができる。また、ロボット制御部３１ｂは、垂直多関節ロボット４０により、鉛直方向に延びる軸線に沿ってアームベース５０をさらに移動させることができる。なお、図１５において、軸線Ｂ３は紙面に垂直である。

【0061】

また、ロボット制御部３１ｂは、垂直多関節ロボット４０を操作する操作部３３が操作されている間にのみ、所定の位置ＰＡを中心にアームベース５０を円弧状に回動させる。つまり、アームベース５０は、操作部３３により方向が指示されて移動する場合は、操作部３３が操作されている間に、操作部３３が操作されている方向に移動する。また、アームベース５０は、移動方向が自動または手動で設定されている場合は、操作部３３が操作されている間は設定された方向に移動し、操作部３３への操作が停止されると移動が停止する。なお、操作部３３により刻々と異なる方向が指示される場合は、ロボット制御部３１ｂは、操作部３３の指示に基づいて所定の位置ＰＡを通る回転軸線を刻々と更新し、更新された回動軸線周りにアームベース５０を円弧状に回動させる。

【0062】

図１０および図１１に示すように、ロボット制御部３１ｂは、アームベース５０から鉛直方向に延びる軸線上に所定の位置ＰＡを設定することができる。

【0063】

また、ロボット制御部３１ｂは、アームベース５０に取り付けられる撮像部５１の光軸線上に所定の位置ＰＡを設定することができる。つまり、ロボット制御部３１ｂは、撮像部５１の撮像に基づいて所定の位置ＰＡを設定する。

【0064】

図１０に示すように、ロボット制御部３１ｂは、垂直多関節ロボット４０により、所定の位置ＰＡとしての患者Ｐの体表面から内視鏡６を挿入するためのトロカールＴに基づく位置を中心にアームベース５０を円弧状に回動させることができる。具体的には、ロボット制御部３１ｂは、アームベース５０に取り付けられる撮像部５１による撮像に基づいて、内視鏡６を挿入するためのトロカールＴに基づく位置を所定の位置ＰＡとして設定する。つまり、ロボット制御部３１ｂは、撮像部５１による撮像に基づいて内視鏡６を挿入するトロカールＴの位置を取得する。この際、ロボット制御部３１ｂは、トロカールＴを上方から撮像した画像に基づいて、トロカールＴの平面の位置を取得し、予め記憶されている情報からトロカールＴの高さ位置を取得する。そして、ロボット制御部３１ｂは、取得したトロカールＴの位置に基づいて、所定の位置ＰＡを設定する。

【0065】

また、ロボット制御部３１ｂは、医療器具４の移動の支点となるピボット位置ＰＰ（図８参照）を教示するピボット位置教示部７（図７参照）により教示された所定の位置ＰＡをピボット位置ＰＰとして設定することができる。なお、ピボット位置ＰＰの教示は、ピボット位置教示部７を用いずに内視鏡６を用いて行ってもよい。また、ロボット制御部３１ｂは、垂直多関節ロボット４０により、教示されたピボット位置ＰＰを中心にアームベース５０を円弧状に回動させることができる。

【0066】

また、ロボット制御部３１ｂは、垂直多関節ロボット４０により、内視鏡６の光軸方向に基づいて、所定の位置ＰＡを中心にアームベース５０を円弧状に回動させることができる。つまり、ロボット制御部３１ｂは、アーム６０に取り付けられた内視鏡６を、操作部８０により移動させて、所定の位置ＰＡとして設定したい位置を内視鏡６の画角に入れる。そして、ロボット制御部３１ｂは、内視鏡６の画像の中心を所定の位置ＰＡとして設定する。

【0067】

また、ロボット制御部３１ｂは、垂直多関節ロボット４０により、内視鏡６の光軸方向に基づいて、所定の位置ＰＡを通り鉛直方向に延びる軸線Ｂ３、および、アームベース５０に複数のアーム６０が並ぶ方向に平行な第１回動軸線Ｂ１に沿ってアームベース５０を移動させ、その後、所定の位置ＰＡを通り鉛直方向に延びる軸線Ｂ３および第１回動軸線Ｂ１に直交する第２回動軸線Ｂ２周りにアームベース５０を円弧状に回動させることができる。

【0068】

（第１例の姿勢調整手順）
次に、図１７を参照して、第１例の姿勢調整手順について説明する。

【0069】

図１７のステップＳ１において、作業者の操作部３３のジョイスティック操作により、医療用マニピュレータ１がロールイン姿勢に移行される。ステップＳ２において、図１４示すように、作業者の操作により医療用マニピュレータ１がロールインされる。具体的には、作業者により医療用台車３が操作されて手術台５の上方にアームベース５０が配置される。この際、アームベース５０に配置された撮像部５１により下方を撮像して、撮像部５１の画像内の目印を内視鏡６のポートに合わせるようにして、医療用台車３が移動される。

【0070】

ステップＳ３において、図１５に示すように、作業者の操作部３３のジョイスティックの手動操作により、上下方向に延びるｚ軸周りの回転角度が調整される。つまり、垂直多関節ロボット４０により、鉛直方向に延びる軸線Ｂ３周りにアームベース５０が回動される。また、撮像部５１により撮像した画像を作業者が見ながら、作業者が操作部３３のジョイスティックを操作することにより、鉛直方向に延びる軸線Ｂ３周りのアームベース５０の姿勢が調整される。

【0071】

ステップＳ４において、図１１に示すように、作業者の操作部３３のジョイスティックの手動操作により、水平方向かつアームベースの長手方向に延びるｘ軸周りの回転角度が調整される。つまり、垂直多関節ロボット４０により、第１回動軸線Ｂ１周りにアームベース５０が回動される。また、図１０に示すように、作業者の操作部３３のジョイスティックの手動操作により、水平方向かつアームベースの短手方向に延びるｙ軸周りの回転角度が調整される。つまり、垂直多関節ロボット４０により、第２回動軸線Ｂ２周りにアームベース５０が回動される。

【0072】

ステップＳ５において、図１６に示すように、複数のアーム６０がセットアップ姿勢に移行される。具体的には、複数のアーム６０が手術に適した位置に配置されるように、アームベース５０が前方に移動するとともに、複数のアーム６０が各々展開する。また、セットアップ姿勢の移行は、作業者が操作部３３を操作している場合に動作する。

【0073】

ステップＳ６において、内視鏡６のピボット位置ＰＰが教示される。ステップＳ７において、作業者の操作部８０のアジャストメントボタン８６の操作により、アジャストメント動作が行われる。

【0074】

ステップＳ８において、作業者により内視鏡６が取り付けられる。ステップＳ９において、鉗子などの他の医療器具４のピボット位置ＰＰが教示され、医療器具４が取り付けられる。

【0075】

（第２例の姿勢調整手順）
次に、図１８を参照して、第２例の姿勢調整手順について説明する。

【0076】

図１８のステップＳ１１において、作業者の操作部３３のジョイスティック操作により、医療用マニピュレータ１がロールイン姿勢に移行される。ステップＳ１２において、図１４示すように、作業者の操作により医療用マニピュレータ１がロールインされる。具体的には、作業者により医療用台車３が操作されて手術台５の上方にアームベース５０が配置される。この際、アームベース５０に配置された撮像部５１により下方を撮像して、撮像部５１の画像内の目印を内視鏡６のポートに合わせるようにして、医療用台車３が移動される。

【0077】

ステップＳ１３において、図１６に示すように、複数のアーム６０がセットアップ姿勢に移行される。具体的には、複数のアーム６０が手術に適した位置に配置されるように、アームベース５０が前方に移動するとともに、複数のアーム６０が各々展開する。また、セットアップ姿勢の移行は、作業者が操作部３３を操作している場合に動作する。

【0078】

ステップＳ１４において、内視鏡６のピボット位置ＰＰが教示される。また、内視鏡６のピボット位置ＰＰは、回動中心である所定の位置ＰＡとして設定される。ステップＳ１５において、作業者の操作部８０の操作により、内視鏡６によりターゲットの中心を撮像するように、内視鏡６が移動される。そして、移動された内視鏡６の光軸方向に基づいて、アームベース５０の第１回動軸線Ｂ１周りの回動姿勢、および、鉛直方向に延びる軸線Ｂ３周りの回動姿勢が設定される。ステップＳ１６において、内視鏡６が取り外される。

【0079】

ステップＳ１７において、ターゲティング操作が行われる。具体的には、内視鏡６の光軸方向に基づいて設定された回動姿勢に基づいてｘ軸およびｚ軸周りのアームベース５０の角度が調整される。図１１に示すように、垂直多関節ロボット４０により、設定された回動姿勢に第１回動軸線Ｂ１周りにアームベース５０が回動される。また、図１５に示すように、垂直多関節ロボット４０により、設定された回動姿勢に鉛直方向に延びる軸線Ｂ３周りにアームベース５０が回動される。また、アームベース５０の回動は、作業者が操作部３３を操作している場合に動作する。

【0080】

ステップＳ１８において、図１０に示すように、作業者の操作部３３のジョイスティックの手動操作により、ｙ軸回転角度が調整される。つまり、垂直多関節ロボット４０により、第２回動軸線Ｂ２周りにアームベース５０が回動される。

【0081】

ステップＳ１９において、作業者の操作部８０のアジャストメントボタン８６の操作により、アジャストメント動作が行われる。

【0082】

ステップＳ２０において、作業者により内視鏡６が取り付けられる。ステップＳ２１において、鉗子などの他の医療器具４のピボット位置ＰＰが教示され、医療器具４が取り付けられる。

【0083】

（第３例の姿勢調整手順）
次に、図１９を参照して、第３例の姿勢調整手順について説明する。

【0084】

図１９のステップＳ３１において、作業者の操作部３３のジョイスティック操作により、医療用マニピュレータ１がロールイン姿勢に移行される。ステップＳ３２において、図１４示すように、作業者の操作により医療用マニピュレータ１がロールインされる。具体的には、作業者により医療用台車３が操作されて手術台５の上方にアームベース５０が配置される。この際、アームベース５０に配置された撮像部５１により下方を撮像して、撮像部５１の画像内の目印を内視鏡６のポートに合わせるようにして、医療用台車３が移動される。

【0085】

ステップＳ３３において、図１６に示すように、複数のアーム６０がセットアップ姿勢に移行される。具体的には、複数のアーム６０が手術に適した位置に配置されるように、アームベース５０が前方に移動するとともに、複数のアーム６０が各々展開する。また、セットアップ姿勢の移行は、作業者が操作部３３を操作している場合に動作する。

【0086】

ステップＳ３４において、内視鏡６のピボット位置ＰＰが教示される。また、内視鏡６のピボット位置ＰＰは、回動中心である所定の位置ＰＡとして設定される。ステップＳ３５において、作業者の操作部８０の操作により、内視鏡６によりターゲットの中心を撮像するように、内視鏡６が移動される。そして、移動された内視鏡６の光軸方向に基づいて、アームベース５０の第１回動軸線Ｂ１周りの回動姿勢、および、鉛直方向に延びる軸線Ｂ３周りの回動姿勢が設定される。ステップＳ３６において、内視鏡６が取り外される。

【0087】

ステップＳ３７において、鉗子などの他の医療器具４のピボット位置ＰＰが教示される。これにより、内視鏡６を含む複数の医療器具４のピボット位置ＰＰが教示された。教示された複数の医療器具４のピボット位置ＰＰの配列に基づいて、アームベース５０の第２回動軸線Ｂ２周りの回動姿勢が設定される。つまり、ロボット制御部３１ｂは、教示された複数のピボット位置ＰＰの配列に基づいて、アームベース５０を円弧状に回動させる。具体的には、ロボット制御部３１ｂは、複数のピボット位置ＰＰの両端に配列するピボット位置ＰＰを結ぶ方向と平行になるように、アームベース５０を第２回動軸線Ｂ２周りに回動させる。また、撮像部５１によって撮像される画像内で各ピボット位置を囲む長方形の領域を取ったとき、短手方向の長さに対する長手方向の長さの比率が最大となる長手方向と平行となるように、アームベース５０を第２回動軸線Ｂ２周りに回動させることもできる。

【0088】

ステップＳ３８において、作業者の操作部３３の操作により、アジャストメント動作が行われる。具体的には、内視鏡６の光軸方向に基づいて設定された回動姿勢に基づいてｘ軸およびｚ軸周りのアームベース５０の角度が調整される。図１１に示すように、垂直多関節ロボット４０により、設定された回動姿勢に第１回動軸線Ｂ１周りにアームベース５０が回動される。また、図１５に示すように、垂直多関節ロボット４０により、設定された回動姿勢に鉛直方向に延びる軸線Ｂ３周りにアームベース５０が回動される。また、複数の医療器具４のピボット位置ＰＰの配列に基づいて設定された回動姿勢に基づいてｙ軸周りのアームベース５０の角度が調整される。図１０に示すように、垂直多関節ロボット４０により、設定された回動姿勢に第２回動軸線Ｂ２周りにアームベース５０が回動される。また、アームベース５０の回動は、作業者が操作部３３を操作している場合に動作する。

【0089】

ステップＳ３９において、作業者により内視鏡６が取り付けられる。また、鉗子などの他の医療器具４が取り付けられる。

【0090】

（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0091】

本実施形態では、上記のように、ロボット制御部３１ｂは、垂直多関節ロボット４０により、アームベース５０から離れた位置に設定された所定の位置ＰＡを中心にアームベース５０を円弧状に回動させる。これにより、垂直多関節ロボット４０の複数の関節４３ａ～４３ｇにより、アームベース５０の角度および位置を調整することができるので、複数のアーム６０を所望の角度および位置に一体的に移動させることにより医療器具の先端が移動できる空間範囲を調整することができる。また、アームベース５０から離れた位置に設定された所定の位置ＰＡを中心にアームベース５０を円弧状に回動させることにより、複数のアーム６０に取り付けられた複数の医療器具４の動作範囲を所定の位置を中心に移動させることができる。これにより、複数の医療器具４の動作範囲を術式や患者Ｐの体形などに応じて適した位置に調整することができる。

【0092】

また、本実施形態では、上記のように、ロボット制御部３１ｂは、垂直多関節ロボット４０により、所定の位置ＰＡを通る回動軸線周りにアームベース５０を円弧状に回動させる。これにより、回動軸線周りにアームベース５０を円弧状に回動させることにより、アームベース５０を所望角度および位置に容易に調整することができる。

【0093】

また、本実施形態では、上記のように、ロボット制御部３１ｂは、垂直多関節ロボット４０により、所定の位置ＰＡを通りアームベース５０に複数のアーム６０が並ぶ方向に平行な第１回動軸線Ｂ１、および、所定の位置ＰＡを通り第１回動軸線Ｂ１に直交する鉛直な平面内に存在する第２回動軸線Ｂ２の２軸の回動軸線周りにアームベース５０を円弧状に回動させる。これにより、第１回動軸線Ｂ１周りにアームベース５０を円弧状に回動させることにより、複数のアーム６０を前後方向に一体的に傾けることができる。また、第２回動軸線Ｂ２周りにアームベース５０を円弧状に回動させることにより、複数のアーム６０を横方向に一体的に傾けることができる。

【0094】

また、本実施形態では、上記のように、ロボット制御部３１ｂは、垂直多関節ロボット４０を操作する操作部３３が操作されている間にのみ、所定の位置ＰＡを中心にアームベース５０を円弧状に回動させる。これにより、垂直多関節ロボット４０を操作する操作部３３が操作されていることに基づいてアームベース５０が回動されるので、アームベース５０が意図せずに移動するのを抑制することができる。また、手術を行う前の所望のタイミングにおいてアームベース５０を操作して移動させることができる。

【0095】

また、本実施形態では、上記のように、所定の位置ＰＡは、アームベース５０から鉛直方向に延びる軸線上に設定される。これにより、アームベース５０を円弧状に回動させる際の中心をアームベース５０の真下に設定することができるので、アームベース５０を所定の位置ＰＡの真上に位置させた状態からアームベース５０を傾斜させることができる。

【0096】

また、本実施形態では、上記のように、所定の位置ＰＡは、アームベース５０に取り付けられる撮像部５１の光軸線上に設定される。これにより、アームベース５０を円弧状に回動させる際の中心を撮像部５１の撮像に基づいて設定することができるので、アームベース５０を回動させる中心である所定の位置ＰＡを所望の位置に精度良く設定することができる。

【0097】

また、本実施形態では、上記のように、ロボット制御部３１ｂは、垂直多関節ロボット４０により、所定の位置ＰＡとしての患者Ｐの体表面から内視鏡６を挿入するためのトロカールＴに基づく位置を中心にアームベース５０を円弧状に回動させる。これにより、内視鏡６を患者Ｐに挿入するトロカールＴを中心にアームベース５０を円弧状に回動させるので、内視鏡６を含む医療器具４の移動範囲をトロカールＴを中心に移動させることができる。

【0098】

また、本実施形態では、上記のように、ロボット制御部３１ｂは、アームベース５０に取り付けられる撮像部５１による撮像に基づいて、内視鏡６を挿入するためのトロカールＴに基づく位置を所定の位置ＰＡとして設定する。これにより、トロカールＴの位置を撮像部５１の撮像により取得することができるので、アームベース５０を回動させる中心である所定の位置ＰＡを所望の位置に精度良く設定することができる。

【0099】

また、本実施形態では、上記のように、ロボット制御部３１ｂは、医療器具４の移動の支点となるピボット位置ＰＰを教示するピボット位置教示部７により教示された所定の位置ＰＡをピボット位置として設定して、垂直多関節ロボット４０により、ピボット位置ＰＰを中心にアームベース５０を円弧状に回動させる。これにより、アームベース５０を円弧状に回動させる際の中心をピボット位置教示部７の教示に基づいて設定することができるので、アームベース５０を回動させる中心である所定の位置ＰＡを所望の位置に精度良く設定することができる。

【0100】

また、本実施形態では、上記のように、ロボット制御部３１ｂは、垂直多関節ロボット４０により、内視鏡６の光軸方向に基づいて、所定の位置ＰＡを中心にアームベース５０を円弧状に回動させる。これにより、アームベース５０を円弧状に回動させる際の中心を内視鏡６の光軸方向に基づいて設定することができるので、アームベース５０を回動させる中心である所定の位置ＰＡを容易に設定することができる。

【0101】

また、本実施形態では、上記のように、ロボット制御部３１ｂは、垂直多関節ロボット４０により、内視鏡６の光軸方向に基づいて、所定の位置ＰＡを中心に、鉛直方向に延びる軸線Ｂ３、および、アームベース５０に複数のアーム６０が並ぶ方向に平行な第１回動軸線Ｂ１に沿ってアームベース５０を移動させ、その後、所定の位置ＰＡを中心に、鉛直方向に延びる軸線Ｂ３および第１回動軸線Ｂ１に直交する第２回動軸線Ｂ２周りにアームベース５０を円弧状に回動させる。これにより、鉛直方向に延びる軸線Ｂ３、第１回動軸線Ｂ１および第２回動軸線Ｂ２周りにアームベース５０を回動させるので、アームベース５０の角度および位置を調整する際の自由度をより向上させることができる。

【0102】

また、本実施形態では、上記のように、アーム６０は、トロカールＴを保持する機構を備えていない。これにより、トロカールＴを保持するための機構を設ける必要がないので、装置構成を簡素化することができる。

【0103】

（変形例）
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

【0104】

たとえば、上記実施形態では、アームが４つ設けられている例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、アームの数は、少なくとも１つ以上設けられていれば他の任意の数であってもよい。

【0105】

また、上記実施形態では、ピボット位置教示部または内視鏡を用いて、回動中心となる所定の位置を教示する構成の例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、アームの先端に取り付けられた、手術を行う鉗子などの医療器具を用いて、回動中心となる所定の位置を教示してもよい。

【0106】

また、上記実施形態では、医療用台車に設けられた操作部の操作により、アームベースを移動させる例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、アームに設けられた操作部の操作により、アームベースを移動させてもよい。

【0107】

また、上記実施形態では、内視鏡を含む医療器具が取り付けられている状態において、アームベースを移動させる例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、内視鏡を含む医療器具が全て取り外されている場合に、アームベースを移動できるようにしてもよい。

【0108】

また、上記実施形態では、内視鏡の光軸方向に基づいてアームベースの回動姿勢を設定する例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、術式やロールイン方向に基づいて、アームベースの可動姿勢を自動で設定してもよい。

【0109】

また、上記実施形態では、内視鏡の光軸方向に基づいてターゲット方向を取得する例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、ターゲット方向をセンシングするセンサを設けてターゲット方向を取得してもよい。また、ターゲット方向を限定して設定してもよい。また、方向毎にステップを踏んでターゲット方向を設定してもよい。また、内視鏡が斜視の視野方向を有する場合は、斜視の視野方向を考慮してターゲット方向を設定してもよい。

【0110】

また、上記実施形態では、アーム部および垂直多関節ロボットが７軸多関節ロボットである例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、アーム部および垂直多関節ロボットが７軸多関節ロボット以外の６軸以上の軸構成の多関節ロボットであってもよい。

【0111】

また、上記実施形態では、複数のアーム６０は、互いに同様の構成である例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、複数のアーム６０は、異なる構成であってもよい。

【0112】

また、上記実施形態では、全てのアームが７軸多関節ロボットである例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、４つのアームのうちの一部が７軸多関節ロボットであってもよい。

【0113】

また、上記実施形態では、医療用マニピュレータが、医療用台車により移動可能である例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、医療用マニピュレータは固定的に設けられていてもよいし、レールに沿って移動してもよい。

【0114】

また、上記実施形態では、多関節ロボットによりアームベースを、水平方向に延びる第１回動軸線、第１回動軸線に直交する水平方向に延びる第２回動軸線および鉛直方向に延びる軸線周りに回動させる例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、多関節ロボットアームにより、水平方向に対して傾斜する第１回動軸線周りにアームベースを回動させてもよい。また、多関節ロボットアームにより、水平方向に対して傾斜する第２回動軸線周りにアームベースを回動させてもよい。また、多関節ロボットアームにより、鉛直方向に対して傾斜する軸線周りにアームベースを回動させてもよい。

【0115】

また、上記実施形態では、手術前にアームベースを多関節ロボットにより円弧状に回動させる構成の例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、手術中においてアームベースを多関節ロボットにより円弧状に回動させてもよい。この場合、ロボット制御部は、手術中において、医療器具がピボット位置に拘束された状態で、かつ、医療器具の先端位置を維持しながら、アームベースを円弧状に回動させてもよい。

【符号の説明】

【0116】

１ 医療用マニピュレータ（手術支援ロボット）
４ 医療器具
６ 内視鏡（医療器具）
７ ピボット位置教示部
３１ｂ ロボット制御部
３３ 操作部
４０ 垂直多関節ロボット（多関節ロボット）
５０ アームベース
５１ 撮像部
６０、６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ アーム
ＰＡ 所定の位置
ＰＰ ピボット位置
Ｔ トロカール
ＴＰ、ＴＰ１、ＴＰ２、ＴＰ３ 教示点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】