| 【発明の名称】 |
マニピュレータ制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】三浦 圭介
【氏名】大西 順一
【氏名】高橋 裕史
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| 【要約】 |
【課題】システムの応答性及び操作性を向上させたマニピュレータ制御装置を提供する。
【解決手段】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、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、双方向からの書き込みおよび読み出しが可能な共有メモリと、マスターマニピュレータの操作を操作データに変換し、この操作データを共有メモリ３４に記憶させるマスター制御部と、共有メモリ３４に記憶された操作データを読み出して送出する送受信手段３５と、マスター制御部から送られるマスターマニピュレータの操作に追従した動きを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、送受信手段３５からの送信信号を受信してスレーブ制御部に出力する送受信手段３７とを備える。 |
【特許請求の範囲】
【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、双方向からの書き込みおよび読み出しが可能な第１の記憶手段と、前記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操作データに変換し、この操作データを前記第１の記憶手段に記憶させるマスター制御部と、前記第１の記憶手段に記憶された操作データを読み出して送出する送信手段と、前記スレーブマニピュレータに接続され、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、前記送信手段からの送信信号を受信して前記スレーブ制御部に出力する受信手段と、を備えたことを特徴とするマニピュレータ制御装置。
【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、前記スレーブマニピュレータと前記マスターマニピュレータの間で相互に信号を送受信する送受信手段と、前記スレーブマニピュレータ側または前記マスターマニピュレータ側のうちの少なくとも一方に設けられ、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と、前記送受信手段の双方から各々の操作情報を記憶するとともに、記憶されている相手側の操作情報を読み出すことが可能な双方向記憶手段と、を備えたことを特徴とするマニピュレータ制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はマニピュレータ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、腹壁に挿入孔を開け、この挿入孔を通じて内視鏡や処置具を経皮的に体腔内に挿入する事により、体腔内で様々な処置を行う内視鏡下手術が行われている。
【０００３】こうした術式は、大きな切開を要しない低侵襲なものとして胆嚢摘出手術や肺の一部を摘出除去する手術等で広く行われている。一方、内視鏡や処置具を搭載し、遠隔操作により内視鏡や処置具を作動し、術者に代わって手術を行う手術用マニピュレータが、例えば米国特許第５２１７００３号明細書に開示されている。
【０００４】このような手術用マニピュレータは通常、内視鏡や処置具を備える挿入部が多関節構造となっており、各関節部をアクチュエータにより動作させる事で体腔内における目的部位に対するアプローチを容易ならしめている。
【０００５】ところで、前述した内視鏡下手術においては、体壁に開けた挿入孔から体腔内に挿入される内視鏡や処置具が体腔内の極力広い範囲で動作出来る事が望ましい。このような動作は、自由度の大きい多関節構造の挿入部を備えた手術用マニピュレータを用いる事によって実現可能となる。
【０００６】しかしながら、自由度の大きい多関節構造にする事により、演算装置における演算処理時間が長くなり、それに伴って通信処理プロトコルにおける処理時間も長くなるので、マスターマニピュレータからのスレーブマニピュレータヘの指示に時間がかかってしまう。そこで、特開平８−７１０７１号公報は、操作手段により決定される位置及び姿勢情報を手術用マニピュレータの複数の軸に対応させる事により、手術機器である内視鏡や処置具を体腔内で動作させるための計算機の計算量を低減させて計算機に対する負担を軽減してシステムの応答性及び操作性を向上させている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平８−７１０７１号に記載の計算量低減手段は全ての関節に対応している訳ではなく、また、マニピュレータの自由度を上げるために関節の数を増やす事によっては十分な効果を得られないという欠点がある。
【０００８】本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、システムの応答性及び操作性を向上させた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】上記の目的を達成するために、第１の発明に係るマニピュレータ制御装置は、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、双方向からの書き込みおよび読み出しが可能な第１の記憶手段と、前記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操作データに変換し、この操作データを前記第１の記憶手段に記憶させるマスター制御部と、前記第１の記憶手段に記憶された操作データを読み出して送出する送信手段と、前記スレーブマニピュレータに接続され、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、前記送信手段からの送信信号を受信して前記スレーブ制御部に出力する受信手段とを備える。
【００１０】また、第２の発明に係るマニピュレータ制御装置は、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、前記スレーブマニピュレータと前記マスターマニピュレータの間で相互に信号を送受信する送受信手段と、前記スレーブマニピュレータ側または前記マスターマニピュレータ側のうちの少なくとも一方に設けられ、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と、前記送受信手段の双方から各々の操作情報を記憶するとともに、記憶されている相手側の操作情報を読み出すことが可能な双方向記憶手段とを備えている。
【００１１】
【発明の実施の形態】［第１実施形態］
＜構成＞以下、本発明の第１の実施の形態を図１乃至図６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、術者が操作出来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、即ち、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。更に、マスターマニピュレータ３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３ｂ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２ａ，２ｂ及び２つのマスターマニピュレータ３ａ，３ｂはそれぞれ左右で略同一構成になっているので、ここでは、左側スレーブマニピュレータ２ａ及び左側マスターマニピュレータ３ａの構成のみについて説明し、右側スレーブマニピュレータ２ｂ及び右側マスターマニピュレータ３ｂの説明を省略する。
【００１３】即ち、本実施の形態の左側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。更に、挿入部４の先端部には、図３（Ａ）に示すように、例えば把持鉗子のように開閉可能な一対の把持部材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，７ｂの基端部間は挿入部４の先端部に設けられた回動ピン８を中心に回動可能に連結されている。
【００１４】そして、これらの把持部材７ａ，７ｂは、リンク機構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。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（Ｂ）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、且つＺ軸の軸回り方向に回動駆動されるようになっている。
【００１５】更に、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。尚、図３（Ｂ）中でＯｓは、左側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。
【００１６】また、左側マスターマニピュレータ３ａには、図２（Ａ）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（Ｂ）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、且つＺ軸の軸回り方向に回動可能に支持する支持機構部（図４の支持機構部１１に対応する）とが設けられている。尚、図２（Ｂ）中でＯｍは、左側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。
【００１７】また、ハンドル１０には、図２（Ａ）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。
【００１８】更に、２つのハンドル部材１５ａ、１５ｂ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（Ａ）中に実線で示すように全開位置方向に付勢されている。また、ハンドル１０の一方のハンドル部材１５ａには、ストッパー１８が他方のハンドル部材１５ｂ側に向けて突設されている。
【００１９】そして、このハンドル１０の閉操作時には、図２（Ａ）中に仮想線で示すように、ハンドル部材１５ａのストッパー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、ハンドル部材１５ｂに突き当たった状態が全閉位置になるように設定されている。更に、ハンドル１０のハンドル部材１５ａには、ポテンショメータ１９が取り付けられている。そして、このポテンショメータ１９によってハンドル１０の回転角度が検出されるようになっている。また左側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つの回転待遇軸とが取り付けられている。尚、各パンタグラフ及び各回転待遇軸には、図示しないエンコーダが取り付けられている。
【００２０】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。更に、マスターマニピュレータ３には、当該マスターマニピュレータ３を、操作不能なロック状態と操作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み込まれている。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。
【００２１】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及び支持機構部１１のエンコーダなどで構成される位置検出装置２１と、マスターマニピュレータ位置計算用コンピュータ２２が設けられている。マスターマニピュレータ位置計算用コンピュータ２２内には、図５で示すように、演算回路３０と共有メモリ方式送受信手段３３が設けられている。更に、演算回路３０内には、Ａ／Ｄ変換器３１とＣＰＵ３２があり、共有メモリ方式送受信手段３３内には、共有メモリ（第１の記憶手段、双方向記憶手段）３４と送受信手段３５が設けられている。
【００２２】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、マスターマニピュレータ位置計算用コンピュータ２２内の演算回路３０に入力され、この演算回路３０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。
【００２３】更に、上記マスター制御部２０には図１に示すように、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。一方のペダル２３ａは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切換え操作部として用いられ、他方のペダル２３ｂは移動用クラッチの切換え操作部として用いられる。尚、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。
【００２４】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２５には、スレーブマニピュレータ２のスレーブ駆動部６に組み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（サーボユニット）２７と、スレーブマニピュレータ制御用コンピュータ２８が設けられている。スレーブマニピュレータ制御用コンピュータ２８内には、図５で示すように、演算回路３９と共有メモリ方式送受信手段３６が設けられている。更に、共有メモリ方式送受信手段３６内には、共有メモリ（双方向記憶手段）３８と送受信手段３７が設けられている。更に、スレーブ制御部２５の送受信手段３７とマスター制御部２０の送受信手段３５とは、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】＜作用＞次に、上記構成の作用について説明する。
【００２６】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が術者が操作出来る領域内に設置される。更に、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、この穴に挿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。
【００２７】この時、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ある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。また、スレーブマニピュレータ２及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及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２３のペダル２３ａを踏む事により、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（Ｂ）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、且つ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，３ｂ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。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。
【００２８】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及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は図３（Ｂ）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、且つ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。この時、左右の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。
【００２９】更に、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、あるいはＣＧ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が操作される。この時、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。
【００３０】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（Ｂ）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、且つＺ軸の軸回り方向に回動させた場合には、この時の左側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。
【００３１】この位置検出装置２１からの検出データは、マスターマニピュレータ位置計算用コンピュータ２２内の演算回路３０に入力される。この時、マスターマニピュレータ３のポテンショメータ１９及び支持機構部１１のエンコーダなどで構成される位置検出装置２１で得られたマスターマニピュレータ３のハンドル１０への開閉角度や、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３０のＡ／Ｄ変換器３１によって、例えば、２５０階調のデジタル出力の制御信号に変換されてＣＰＵ３２に入力される。
【００３２】そして、この演算回路３０のＣＰＵ３２で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、ソフトウェアにより共有メモリ方式送受信手段３３内の共有メモリ３４に上記データが書き込まれる。データが共有メモリ３４に書き込まれると、そのデータは即座に送受信手段３５を通し、光ファイバーケーブルなどの通信手段２９を介してスレーブマニピュレータ制御用コンピュータ２８内の送受信手段３７にわたり共有メモリ３８に書き込まれる。この時、スレーブ側の共有メモリ３８にデータが書き込まれる領域は、マスター側の共有メモリ３４にデータが書き込まれた領域と同じである。また、スレーブ制御部２５では、スレーブマニピュレータ制御用コンピュータ２８内の共有メモリ３８に書き込まれたデータがソフトウェアにより演算回路３９に読み込まれる。更に、演算回路３９によってスレーブ駆動部６に組み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。
【００３３】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、当該左側スレーブマニピュレータ２ａが遠隔的に操作される。
【００３４】この時、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。尚、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。
【００３５】図６はマスター制御部２０からスレーブ制御部２５へのデータ送信フローを示す図である。まずステップＳ１において位置検出装置２１によってマスターマニピュレータ３の位置を検出する。次にステップＳ２においてＡ／Ｄ変換器３１に位置検出データを入力してデジタル制御信号に変換して出力する。次にステップＳ３においてこのデジタル制御信号をＣＰＵ３２に入力してマスターマニピュレータ３の位置計算を行う。次にステップＳ４においてＣＰＵ３２での計算結果データを共有メモリ３４に書き込む。次に共有メモリ３４にデータが書き込まれたかどうかを判断して（ステップＳ５）、ＹＥＳになったときにステップＳ６に進んで、マスター側の共有メモリ方式送受信手段３３の送受信手段３５からスレーブ側の共有メモリ方式送受信手段３６の送受信手段３７へデータを送信する。次にステップＳ７において共有メモリ３８にデータが書き込まれたかどうかを判断して、ＹＥＳの場合にはステップＳ８に進んで共有メモリ３８に書き込まれたデータをソフトウェアにより演算回路３９に読み込む処理を行う。
【００３６】＜効果＞マスター制御部２０とスレーブ制御部２５との間のデータ送受信を共有メモリ方式送受信手段３３、共有メモリ方式送受信手段３６を用いて実現したので、マスターマニピュレータ位置計算用コンピュータ２２内のＣＰＵ３２は通信処理プロトコルによるデータ送受信処理を行う必要がなくなる。これによってマスターマニピュレータの位置計算という本来のデータ処理にＣＰＵ処理能力を集中させる事ができ、手術用マニピュレータシステム全体としての処理能力、応答性を高める事が出来る。
【００３７】［第２実施形態］
＜構成＞第２の実施の形態は、第１の実施の形態（図１乃至図６参照）のマスターマニピュレータ位置計算用コンピュータ２２内の共有メモリ方式送受信手段３３の共有メモリ３４と、スレーブマニピュレータ制御用コンピュータ２８内の共有メモリ方式送受信手段３６内の共有メモリ３８の構成を次の通り変更したものである。
【００３８】すなわち、本実施の形態では図７に示すように、共有メモリ３４内にメモリ領域４０とメモリ領域４３を設けるとともに、共有メモリ３８内にはメモリ領域４１とメモリ領域４２を設けたものである。メモリ領域４０とメモリ領域４１はマスターマニピュレータ３の位置の計算結果をスレーブ制御部２５に伝送する為に利用され、メモリ領域４２とメモリ領域４３はスレーブマニピュレータ２の位置・回転・モーメント力量等の情報をマスター制御部に伝えるために利用されるものである。
【００３９】上記以外の構成は第１実施形態と同様である。
【００４０】＜作用＞図７の演算回路３０で計算された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、ソフトウェアにより共有メモリ３４のメモリ領域４０に書き込まれる。データがメモリ領域４０に書き込まれると、そのデータは即座に送受信手段３５を通し、光ファイバーケーブルなどの通信手段２９を介してスレーブマニピュレータ制御用コンピュータ２８内の送受信手段３７に渡されて共有メモリ３８のメモリ領域４１に書き込まれる。
【００４１】また、スレーブ制御部２５では、スレーブマニピュレータ制御用コンピュータ２８内の共有メモリ３８に書き込まれたデータがソフトウェアにより演算回路３９に読み込まれる。更に、スレーブ駆動部６に組み込まれているモータ駆動回路（サーボユニット）２７の複数の駆動モータ２６を制御する制御信号が演算回路３９において算出される。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、当該左側スレーブマニピュレータ２ａが遠隔的に操作される。
【００４２】また、遠隔操作されているスレーブマニピュレータの位置・回転・モーメント力量等のデータは、スレーブマニピュレータ２に接続されている図示しない検出装置から演算回路３９に送られる。演算回路３９にて計算処理されたスレーブマニピュレータの位置・回転・モーメント力量等のデータは、ソフトウェアにより共有メモリ３８のメモリ領域４２に書き込まれる。データがメモリ領域４２に書き込まれると、そのデータは即座に送受信手段３７を通し、光ファイバーケーブルなどの通信手段２９を介してマスターマニピュレータ制御用コンピュータ２２内の送受信手段３５にわたり共有メモリ３３のメモリ領域４３に書き込まれる。
【００４３】上記以外の作用は第１実施形態と同様である。
【００４４】＜効果＞第２実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて以下の効果を奏する。すなわち、マスターマニピュレータの操作状態の検出データをスレーブマニピュレータ制御部に伝送するのみならず、スレーブマニピュレータの位置・回転・モーメント力量等の情報をマスター制御部に伝送することで、マスター側でスレーブマニピュレータの情報を利用することが可能となる。また、共有メモリ内に、マスターマニピュレータの情報をやり取りするメモリ領域と、スレーブマニピュレータの情報をやり取りするメモリ領域とを分けて配置することによりマスタースレーブシステムのデータ更新作業のスピードを向上させることが可能となる。
【００４５】なお、上記した具体的実施形態から以下のような構成の発明を抽出することができる。
【００４６】（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、術者が操作出来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及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、前記マスター制御部と前記スレーブ制御部間のデータ送受信を行う共有メモリー方式データ送受信手段とを具備した事を特徴とするマニピュレータ制御装置。
【００４７】
【発明の効果】本発明によれば、マスター制御手段とスレーブ制御手段のデータ送受信を共有メモリ方式で行うようにしたのでＣＰＵでのデータ送受信処理が不要となり、ＣＰＵの処理を本来のマスターマニピュレータ位置計算に専念させることができるので、手術用マニピュレータシステムの応答性及び操作性を向上させることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００００３７６
【氏名又は名称】オリンパス光学工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年６月６日（２０００．６．６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００５８４７９
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦 （外４名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−３４６８０８（Ｐ２００１−３４６８０８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１２月１８日（２００１．１２．１８） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１６９２１３（Ｐ２０００−１６９２１３） |
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