WO2024004941A1 - 手術支援システムおよび手術支援システムの制御方法 - Google Patents

手術支援システムおよび手術支援システムの制御方法 Download PDF

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WO2024004941A1
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surgical instrument
endoscope
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support system
axis
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雅隆 田邊
裕介 ▲高▼野
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Medicaroid Corp
Kawasaki Motors Ltd
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Jukogyo KK
Medicaroid Corp
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Definitions

  • the present disclosure relates to a surgical support system and a method of controlling the surgical support system.
  • the surgical support system of US Patent Application Publication No. 2012/0283876 includes a master controller and a slave robot manipulator.
  • the master control device includes a display section and an operation section.
  • a surgical instrument is attached to the slave robot manipulator.
  • An image of the surgical site taken by the endoscope is displayed on the display section of the master control device.
  • the surgical instrument attached to the slave robot manipulator is moved by the operator operating the operating section of the master control device while viewing the image of the surgical site displayed on the display section.
  • An object of the present invention is to provide a support system and a method for controlling a surgical support system.
  • a surgical support system includes a first robot arm having an endoscope attached to its tip, and a second robot arm having a predetermined surgical instrument other than the endoscope attached to its tip.
  • an operating device including an operating section that accepts operations on a predetermined surgical instrument or endoscope, and a control device that controls the movement of the predetermined surgical instrument or endoscope based on the accepted operation.
  • the operating device includes: a display unit that displays an image taken by the endoscope and rotates to be tilted with respect to a horizontal plane; and a tilt detection sensor that detects a tilt of the display unit with respect to the horizontal plane; The control device corrects the translational movement of a predetermined surgical instrument based on the tilt detected by the tilt detection sensor.
  • the control device performs translational movement of a predetermined surgical instrument based on the tilt detected by the tilt detection sensor that detects the tilt of the display unit with respect to the horizontal plane. Correct. Thereby, even if the inclination of the display unit with respect to the horizontal plane changes, the translational movement of the predetermined surgical instrument is corrected by the control device. Therefore, even if the inclination of the display section changes, the surgical instrument can be accurately translated in the desired direction intended by the operator. Further, based on the tilt detection sensor, the tilt of the display unit with respect to the horizontal plane can be detected relatively easily. Therefore, while easily detecting the inclination of the display section with respect to the horizontal plane, even if the inclination of the display section changes, it is possible to accurately translate the surgical instrument in the desired direction intended by the operator.
  • a method for controlling a surgical support system includes a first robot arm having an endoscope attached to its tip, and a second robot arm having a predetermined surgical instrument other than the endoscope attached to its tip.
  • a surgical device including a robot arm; an operating device including an operating unit that receives an operation for a predetermined surgical instrument or an endoscope; and a control device that controls moving the predetermined surgical instrument or endoscope based on the received operation.
  • a control method for a surgical support system comprising: a control device for detecting a tilt with respect to a horizontal plane of a display unit on which an image taken by an endoscope is displayed and which rotates so as to be tilted with respect to a horizontal plane; and correcting translational movement of a predetermined surgical instrument based on the detected tilt.
  • a method for controlling a surgical support system includes, as described above, an image captured by an endoscope is displayed, and a display section that rotates to be inclined with respect to a horizontal plane is tilted with respect to a horizontal plane.
  • the method includes detecting the angle of the surgical instrument using a tilt detection sensor, and correcting the translational movement of a predetermined surgical instrument based on the detected tilt. Thereby, even if the inclination of the display unit with respect to the horizontal plane changes, the translational movement of the predetermined surgical instrument is corrected. Therefore, it is possible to provide a control method for a surgical support system that can accurately translate the surgical instrument in the desired direction intended by the operator even when the inclination of the display unit changes.
  • the surgical support system can easily detect the tilt of the display unit with respect to the horizontal plane, and can accurately translate the surgical instruments in the desired direction intended by the operator even if the tilt of the display unit changes. can provide a control method.
  • the surgical instrument can be accurately translated in the desired direction intended by the operator.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a surgical support system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of a robot arm according to one embodiment. It is a figure showing forceps.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of an arm operating section according to one embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining translational movement of a robot arm.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining rotational movement of a robot arm.
  • FIG. 3 is a diagram showing an operation unit according to one embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a right-hand operation section according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a left-hand operation section according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of a foot pedal according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a side view of a remote control device according to one embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a state where the monitor is tilted.
  • FIG. 1 is a control block diagram of a surgical support system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a control block diagram of a robot arm according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a control block diagram of a remote control device according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an operator and an HC coordinate system.
  • FIG. 3 is a diagram showing a surgical instrument, an endoscope, and an endoscope coordinate system.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the operation when the operation unit receives an operation.
  • FIG. 2 is a flow diagram of a method for controlling a surgical support system according to an embodiment. It is a side view of the remote control device by a modification.
  • the surgical support system 100 includes a surgical support robot 1 and a remote control device 2.
  • the surgical support robot 1 and the remote control device 2 are examples of a surgical device and a control device, respectively.
  • the longitudinal direction of the shaft 4c of the surgical instrument 4 is defined as the Z direction.
  • the distal end side of the surgical instrument 4 is defined as the Z1 side, and the proximal end side of the surgical instrument 4 is defined as the Z2 side.
  • the direction perpendicular to the Z direction is defined as the X direction.
  • the direction perpendicular to the Z direction and the X direction is defined as the Y direction.
  • the direction along the vertical direction is referred to as the Za direction.
  • One side in the Za direction is defined as the Za1 side, and the other side is defined as the Za2 side.
  • the direction perpendicular to the Z direction is defined as the Xa direction.
  • One side in the Xa direction is defined as the Xa1 side, and the other side is defined as the Xa2 side.
  • the direction perpendicular to the Za direction and the Xa direction is the Ya direction.
  • One side in the Ya direction is defined as the Ya1 side, and the other side is defined as the Ya2 side.
  • the Xa direction and the Ya direction are directions along the horizontal plane.
  • the surgical support robot 1 is placed in the operating room.
  • the remote control device 2 is placed at a position separated from the surgical support robot 1.
  • An operator such as a doctor inputs a command to the remote control device 2 to cause the surgical support robot 1 to perform a desired operation.
  • the remote control device 2 transmits the input command to the surgical support robot 1.
  • the surgical support robot 1 operates based on the received command.
  • the surgical support robot 1 is placed in an operating room, which is a sterilized field.
  • the surgical support robot 1 includes a medical cart 3, a positioner 40, an arm base 50, a plurality of robot arms 60, and an arm operation section 80.
  • the medical cart 3 moves the positioner 40.
  • the medical trolley 3 includes an input device 33.
  • the input device 33 accepts operations for moving the positioner 40, the arm base 50, and the plurality of robot arms 60 and changing the posture, mainly in order to prepare for the surgery before the surgery.
  • the medical trolley 3 includes an operation handle 34 that accepts steering by an operator.
  • the positioner 40 is composed of, for example, a 7-axis articulated robot.
  • the positioner 40 is placed on the medical cart 3.
  • Positioner 40 adjusts the position of arm base 50.
  • the positioner 40 moves the position of the arm base 50 three-dimensionally.
  • the positioner 40 includes a base portion 41 and a plurality of link portions 42 connected to the base portion 41.
  • the plurality of link parts 42 are connected to each other by joints 43.
  • the arm base 50 is attached to the tip of the positioner 40.
  • the base end of each of the plurality of robot arms 60 is attached to the arm base 50.
  • the plurality of robot arms 60 can take a folded storage posture.
  • the arm base 50 and the plurality of robot arms 60 are used while being covered with a sterile drape. Additionally, the robot arm 60 supports the surgical instrument 4.
  • a plurality of robot arms 60 are arranged. Specifically, four robot arms 60a, 60b, 60c and 60d are arranged. Robot arms 60a, 60b, 60c and 60d have similar configurations. 60a, 60b, and 60d are examples of second robot arms. 60c is an example of the first robot arm.
  • the robot arm 60 includes an arm section 61, a first link section 72, a second link section 73, and a translation mechanism section 70.
  • the robot arm 60 has JT1, JT2, JT3, JT4, JT5, JT6, and JT7 axes as rotational axes, and a J8 axis as a linear motion axis.
  • the JT1, JT2, JT3, JT4, JT5, JT6, and JT7 axes are rotational axes of the joints 64 of the arm portion 61.
  • the JT7 axis is the rotation axis of the first link portion 72.
  • the JT8 axis is a linear axis along which the translation mechanism section 70 moves the second link section 73 relative to the first link section 72 along the Z direction.
  • the arm section 61 consists of a 7-axis articulated robot arm.
  • the first link part 72 is arranged at the tip of the arm part 61.
  • An arm operating section 80 is attached to the second link section 73.
  • the translation mechanism section 70 is arranged between the first link section 72 and the second link section 73.
  • a holder 71 that holds the surgical instrument 4 is arranged in the second link portion 73 .
  • a surgical instrument 4 is attached to the tip of each of the plurality of robot arms 60.
  • the surgical instruments 4 include, for example, replaceable instruments, an endoscope 6 for capturing images of the surgical site, and the like.
  • the surgical instrument 4 as an instrument includes a driven unit 4a, a forceps 4b, and a shaft 4c connecting the driven unit 4a and the forceps 4b.
  • the driven unit 4a, the shaft 4c, and the forceps 4b are arranged along the Z direction.
  • the endoscope 6 is attached to the tip of one of the plurality of robot arms 60, for example, the robot arm 60c, and the endoscope 6 is attached to the tip of the remaining robot arms 60a, 60b, and 60d, for example. , surgical instruments 4 other than the endoscope 6 are attached.
  • the endoscope 6 is attached to one of the two centrally located robot arms 60b and 60c among the four robot arms 60 that are arranged adjacent to each other.
  • forceps 4b are arranged at the tip of the instrument.
  • the tip of the instrument includes jointed instruments such as scissors, a grasper, a needle holder, a micro dissector, a stable applier, a tacker, a suction cleaning tool, a snare wire, and a clip applier.
  • jointed instruments such as scissors, a grasper, a needle holder, a micro dissector, a stable applier, a tacker, a suction cleaning tool, a snare wire, and a clip applier.
  • non-articulated instruments such as a cutting blade, a cautery probe, an irrigator, a catheter, and a suction orifice.
  • the forceps 4b includes a first support 4e that rotatably supports the proximal ends of the jaw members 104a and 104b around the JT11 axis on the distal side, and a first support 4e that rotatably supports the proximal ends of the jaw members 104a and 104b around the JT11 axis on the distal side. and a second support body 4f that rotatably supports the second support body 4f.
  • the shaft 4c rotates around the JT9 axis. Jaw member 104a and jaw member 104b open and close around the JT11 axis.
  • a portion on the Z1 direction side, which is the tip end side, of the first support body 4e has a U-shape.
  • the arm operating section 80 is attached to the robot arm 60. Specifically, the arm operation section 80 is attached to the second link section 73.
  • the arm operation section 80 includes an enable switch 81, a joystick 82, a linear switch 83, a mode switching button 84, a mode indicator 84a, a pivot button 85, and an adjustment button 86. include.
  • the enable switch 81 is a switch that allows or disallows movement of the robot arm 60 by the joystick 82 and linear switch 83.
  • the joystick 82 is an operating tool for operating the movement of the surgical instrument 4 by the robot arm 60.
  • the linear switch 83 is a switch for moving the surgical instrument 4 in a direction along the longitudinal direction of the surgical instrument 4.
  • the mode switching button 84 is a button for switching between a translational movement mode shown in FIG. 5 and a rotational movement mode shown in FIG. 6 for the surgical instrument 4.
  • Mode indicator 84a displays the switched mode.
  • the pivot button 85 is a button for teaching the pivot position PP, which is the fulcrum of movement of the surgical instrument 4 attached to the robot arm 60.
  • Adjustment button 86 is a button for optimizing the position of robot arm 60.
  • the remote control device 2 As shown in FIG. 1, the remote control device 2 is placed, for example, in or outside the operating room.
  • the remote control device 2 includes a main body portion 2a, an operation portion 120, a foot pedal 22, a touch panel 23, a monitor 24, a support arm 25, a support bar 26, a foot detection portion 27, and an angle shown in FIG. It includes a sensor 29a and a switch section 29b shown in FIG. 11.
  • the monitor 24 is an example of a display section.
  • the angle sensor 29a is an example of a tilt detection sensor.
  • the operation unit 120 accepts operations on the endoscope 6 or a surgical instrument 4 other than the endoscope 6.
  • the operating section 120 is supported by the main body section 2a.
  • the operation unit 120 includes a left-hand operation unit 120L that is placed on the left side and is operated by the operator's left hand when viewed from an operator such as a doctor, and a left-hand operation unit 120L that is placed on the right side and is operated by the operator's right hand. and a right-hand operation section 120R operated by the right-hand operation section 120R.
  • the configuration of the left-hand operation section 120L and the configuration of the right-hand operation section 120R are similar.
  • the operating section 120 includes a substantially L-shaped arm 121 and an operating handle 21.
  • the arm 121 includes a link portion 121a, a link portion 121b, and a link portion 121c.
  • the upper end side of the link part 121a is attached to the main body part 2a so as to be rotatable around the A1 axis along the vertical direction.
  • the upper end side of the link part 121b is attached to the lower end side of the link part 121a so as to be rotatable around the A2 axis along the horizontal direction.
  • One end side of the link part 121c is attached to the lower end side of the link part 121b so as to be rotatable around the A3 axis along the horizontal direction.
  • the operating handle 21 is attached to the other end of the link portion 121c so as to be rotatable around the A4 axis.
  • Each link portion is connected by a joint 122.
  • the arm 121 supports the operating handle 21.
  • the arm 121 supports the operating handle 21 movably within a predetermined three-dimensional operating range. Specifically, the arm 121 supports the operating handle 21 so as to be movable in the up-down direction, left-right direction, and front-back direction.
  • the robot arm 60 is moved three-dimensionally to correspond to the three-dimensional operation of the arm 121.
  • the operating handle 21 includes an operating handle 21R that is operated by the operator's right hand as shown in FIG. 8, and an operating handle 21L that is operated by the operator's left hand as shown in FIG.
  • FIG. 8 shows the standard posture of the right hand operating section 120R
  • FIG. 9 shows the standard posture of the left hand operating section 120L.
  • the configuration of the operating handle 21R and the configuration of the operating handle 21L are similar.
  • the operating handle 21 includes a link portion 21a, a link portion 21b, a link portion 21c, and a link portion 21d operated by an operator such as a doctor.
  • the link portion 21a rotates around the A4 axis.
  • the link portion 21b is attached to the link portion 21a so as to be rotatable around the A5 axis.
  • the link portion 21c is rotatably attached to the link portion 21b around the A6 axis.
  • the link portion 21d is rotatably attached to the link portion 21c around the A7 axis.
  • Each link portion is connected by a joint 122.
  • the link portion 21a, the link portion 21b, and the link portion 21c each have an L-shape.
  • the operating handle 21 includes a pair of grip members 21f that are opened and closed by the operator.
  • the grip member 21f is made of an elongated plate-like lever member, and the proximal ends of the pair of grip members 21f are rotatably connected to the proximal end G1 of the link portion 21d.
  • a cylindrical finger insertion portion 21e is arranged on the grip member 21f. The operator inserts the fingers of his right hand into the pair of finger insertion portions 21e and operates the operating handle 21R. The operator inserts the fingers of his left hand into the pair of finger insertion parts 21e and operates the operating handle 21L.
  • the pair of grip members 21f have their base ends connected to the link portion 21d, and by increasing or decreasing the angle between the pair of grip members 21f, the jaw members 104a and 104b can be opened. The angle is changed.
  • a magnet is arranged on one side of the grip member 21f, and a Hall sensor is arranged on the link part 21d.
  • the magnet and the Hall sensor function as an angle detection sensor, and the Hall sensor outputs the opening angle.
  • a Hall sensor may be disposed on the grip member 21f, and a magnet may be disposed on the link portion 21d.
  • a magnet or a Hall sensor may be arranged as an angle detection sensor on both grip members 21f.
  • the intersection of the plurality of rotational axes of the operation unit 120 is called a gimbal point GP.
  • the gimbal point GP is a point where the A4 axis, the A5 axis, the A6 axis, and the A7 axis intersect.
  • the gimbal point GP is located at the link portion 21d to which the pair of grip members 21f is attached.
  • the gimbal point GP exists separately for each of the left-hand operation section 120L and the right-hand operation section 120R.
  • a plurality of foot pedals 22 are provided to perform functions related to the surgical instrument 4. Further, the plurality of foot pedals 22 are arranged on the base section 28.
  • the foot pedal 22 includes a switching pedal 22a, a clutch pedal 22b, a camera pedal 22c, an incision pedal 22d, and a coagulation pedal 22e.
  • the switching pedal 22a, the clutch pedal 22b, the camera pedal 22c, the incision pedal 22d, and the coagulation pedal 22e are operated by the operator's feet.
  • the incision pedal 22d includes an incision pedal 22dR for the right robot arm 60 and an incision pedal 22dL for the left robot arm 60.
  • the coagulation pedal 22e includes a coagulation pedal 22eR for the right robot arm 60 and a coagulation pedal 22eL for the left robot arm 60.
  • the switching pedal 22a switches the robot arm 60 operated by the operating handle 21.
  • the clutch pedal 22b performs a clutch operation that temporarily disconnects the robot arm 60 and the operating handle 21. While the clutch pedal 22b is depressed by the operator, the operation by the operating handle 21 is no longer transmitted to the robot arm 60. Further, while the camera pedal 22c is depressed by the operator, the robot arm 60 to which the endoscope 6 is attached can be operated by the operating handle 21. While the incision pedal 22d or the coagulation pedal 22e is depressed by the operator, the electrosurgical device is activated.
  • the foot detection unit 27 detects the foot of the operator who operates the foot pedal 22.
  • the foot detection unit 27 detects a foot located above the foot pedal 22 in a hovering state.
  • the foot detection section 27 is arranged on the base section 28.
  • the monitor 24 is a scope-type display device for displaying images taken by the endoscope 6.
  • the monitor 24 rotates so as to be inclined with respect to the horizontal plane. Specifically, the monitor 24 rotates around the D1 axis along the Xa direction.
  • the D1 axis is an example of a first axis.
  • the support arm 25 supports the monitor 24 so that the height of the monitor 24 matches the height of the face of an operator such as a doctor.
  • the support arm 25 includes a first link portion 25a, a second link portion 25b, a third link portion 25c, and a grip portion 25d.
  • One end of the first link portion 25a is attached to the main body portion 2a.
  • a joint JT21 is arranged at one end of the first link portion 25a.
  • the other end of the first link portion 25a and one end of the second link portion 25b are connected by a joint JT22.
  • the other end of the second link portion 25b and one end of the third link portion 25c are connected by a joint JT23.
  • the monitor 24 is rotatably attached to the third link portion 25c.
  • the grip portion 25d is arranged on the third link portion 25c.
  • the grip portion 25d is arranged on both the Xa1 side and the Xa2 side of the third link portion 25c.
  • the first link portion 25a and the second link portion 25b are examples of link portions.
  • the third link portion 25c is an example of a link portion and a holding portion.
  • a spring SP1 is arranged at the base end of the first link portion 25a.
  • the first link portion 25a is lifted by the spring SP1.
  • a spring SP2 is arranged in the first link portion 25a.
  • the second link portion 25b is lifted by the spring SP2.
  • a spring SP3 is arranged in the second link portion 25b.
  • the third link portion 25c is lifted by the spring SP3.
  • a brake BRK1 is arranged on the base end side of the first link portion 25a. Brake BRK1 fixes joint JT21 so that it does not rotate.
  • a brake BRK2 is arranged at the joint JT23 where the second link portion 25b and the third link portion 25c are connected. Brake BRK2 fixes joint JT23 so that it does not rotate.
  • Brake BRK1 and brake BRK2 are electromagnetic brakes of non-excitation operation type, and are configured so that joint JT21 and joint JT23 do not move even if an external force is applied. Note that only one or two of the springs SP1, SP2, and SP3 may be arranged. Further, only the brake BRK1 or the brake BRK2 may be arranged. Further, a brake may also be provided at the joint JT22.
  • the switch section 29b switches between a state in which the change in attitude of the support arm 25 is permitted and a state in which it is not permitted.
  • the switch section 29b is arranged on the grip section 25d.
  • the brake BRK1 and the brake BRK2 are released, and when the operator grips and moves the grip part 25d, the attitude of the support arm 25 can be changed.
  • the angle of inclination of the monitor 24 with respect to the horizontal plane can be changed by the operator holding and tilting the grip portion 25d.
  • the brake BRK3 may be arranged so as to fix the rotation of the monitor 24 and the third link portion 25c. It may be configured such that when the operator presses the switch portion 29b, in addition to changing the posture of the support arm 25, the brake BRK3 is released, thereby making it possible to change the inclination angle of the monitor 24 with respect to the horizontal plane. good.
  • the angle sensor 29a detects the inclination of the monitor 24 with respect to the horizontal plane.
  • the monitor 24 rotates around the D1 axis with respect to the third link portion 25c.
  • the angle sensor 29a detects the rotation angle ⁇ of the monitor 24 around the D1 axis along the horizontal plane.
  • the angle sensor 29a detects the rotation angle ⁇ of the monitor 24 with respect to the third link portion 25c.
  • the angle sensor 29a is, for example, an encoder that detects the rotation angle ⁇ of the monitor 24.
  • the touch panel 23 is arranged on the support bar 26.
  • the surgical support robot 1 can be operated by the remote control device 2.
  • the operator operates the operating section 120 and the foot pedal 22 while visually checking the affected area on the monitor 24.
  • a command is input to the remote control device 2.
  • the command input to the remote control device 2 is transmitted to the surgical support robot 1.
  • Support arm 25 is an example of a support section.
  • the surgical support system 100 includes a control device 130, an arm control section 31a, a positioner control section 31b, and an operation control section 110.
  • the control device 130 is arranged inside the medical trolley 3 so as to communicate with the arm control section 31a and the positioner control section 31b, and controls the entire surgical support system 100. Specifically, the control device 130 communicates with and controls each of the arm control section 31a, positioner control section 31b, and operation control section 110. The control device 130, the arm control section 31a, the positioner control section 31b, and the operation control section 110 are connected via a LAN or the like. The control device 130 is arranged inside the medical trolley 3.
  • the arm control section 31a is arranged for each of the plurality of robot arms 60. That is, inside the medical trolley 3, a plurality of arm control units 31a corresponding to the number of the plurality of robot arms 60 are arranged.
  • the input device 33 is connected to the control device 130 via a LAN or the like.
  • the status indicator 53, the arm status indicator 54, the operating handle 34, the throttle 34a, the joystick 33b, the stabilizer 34c, the electric cylinder 34d, and the positioner control unit 31b communicate serially through a communication network that allows them to share information with each other through wiring 145. It is connected.
  • FIG. 13 shows that the status indicator 53, arm status indicator 54, etc. are all connected to one wiring 145, in reality, the status indicator 53, arm status indicator 54, and operation Wiring 145 is arranged for each handle 34, throttle 34a, joystick 33b, stabilizer 34c, and electric cylinder 34d.
  • the arm portion 61 is provided with a plurality of servo motors M1, an encoder E1, and a reduction gear so as to correspond to the plurality of joints 64.
  • Encoder E1 detects the rotation angle of servo motor M1.
  • the speed reducer slows down the rotation of the servo motor M1 and increases the torque.
  • a servo control section C1 for controlling the servo motor M1 is arranged adjacent to the arm control section 31a.
  • an encoder E1 for detecting the rotation angle of the servo motor M1 is electrically connected to the servo control section C1.
  • a servo motor M2 for rotating a driven member disposed in the driven unit 4a of the surgical instrument 4, an encoder E2, and a speed reducer are arranged in the second link portion 73.
  • Encoder E2 detects the rotation angle of servo motor M2.
  • the speed reducer slows down the rotation of the servo motor M2 and increases the torque.
  • a servo control section C2 for controlling a servo motor M2 that drives the surgical instrument 4 is arranged on the medical cart 3.
  • An encoder E2 for detecting the rotation angle of the servo motor M2 is electrically connected to the servo control unit C2. Note that a plurality of servo motors M2, encoders E2, and servo control units C2 are each arranged.
  • the translation mechanism section 70 is provided with a servo motor M3 for translationally moving the surgical instrument 4, an encoder E3, and a speed reducer.
  • Encoder E3 detects the rotation angle of servo motor M3.
  • the speed reducer slows down the rotation of the servo motor M3 and increases the torque.
  • a servo control unit C3 for controlling a servo motor M3 that translates the surgical instrument 4 is arranged on the medical cart 3.
  • An encoder E3 for detecting the rotation angle of the servo motor M3 is electrically connected to the servo control unit C3.
  • the positioner control section 31b is arranged on the medical cart 3.
  • the positioner control unit 31b controls the positioner 40 and the medical trolley 3.
  • a servo motor SM, an encoder EN, a speed reducer, and a servo control unit SC are arranged in the positioner 40 so as to correspond to the plurality of joints 43 of the positioner 40.
  • the medical cart 3 is provided with a servo motor SM that drives each of the plurality of front wheels of the medical cart 3, an encoder EN, a speed reducer, a servo control unit SC, and a brake.
  • the operation unit 120 includes servo motors M6a, M6b, M6c, M6d, and M6e corresponding to each of the rotation axes A1, A2, A3, A4, A5, A6, and A7. , M6f and M6g are arranged. Further, the medical trolley 3 is provided with servo control units C6a, C6b, C6c, C6d, C6e, C6f, and C6g for controlling each servo motor. Encoders E6a, E6b, E6c, E6d, E6e, E6f, and E6g for detecting the rotation angle of each servo motor are electrically connected to each servo control section. Note that each servo motor, each servo control section, and each encoder are provided in the left-hand operation section 120L and the right-hand operation section 120R, respectively.
  • the control device 130 controls each servo motor via the operation control unit 110 in accordance with the attitude of the operation unit 120 so as to generate a torque that cancels the gravitational torque generated on the rotational axis of each servo motor. . This allows the operator to operate the operating section 120 with relatively small force.
  • the control device 130 controls each servo motor to generate torque on each rotation axis of each servo motor via the operation control unit 110 in response to the operation of the operation unit 120, and to assist the operator's operation. . This allows the operator to operate the operating section 120 with relatively small force.
  • the control device 130 controls the movement of the endoscope 6 or a surgical instrument 4 other than the endoscope 6 based on the operation accepted by the operation unit 120. Specifically, as shown in FIGS. 8 and 9, the control device 130 sets the operating unit reference point MP for the operating unit 120.
  • the operating unit reference point MP is also called a mapping point.
  • the operating unit reference point MP is set, for example, to the gimbal point GP.
  • the control device 130 sets a surgical instrument reference point CP shown in FIG. 3 for the surgical instrument 4.
  • the control device 130 controls the surgical instrument 4 to move when the operating section 120 is operated so that the surgical instrument reference point CP moves in accordance with the movement of the operating section reference point MP.
  • the surgical instrument reference point CP is set at the center of the Z1 direction side portion of the first support 4e in the JT 11 axial direction.
  • the surgical instrument reference point CP is called a tool center point or clevis point.
  • a coordinate system of the operation unit 120 is set in the operation unit 120.
  • the coordinate system of the operation unit 120 will be referred to as an HC coordinate system.
  • a coordinate system of the endoscope 6 is set in the endoscope 6.
  • the coordinate system of the endoscope 6 will be referred to as an endoscope coordinate system.
  • the surgical instrument 4 moves along the Yc direction of the endoscope coordinate system, which is the direction in which the endoscope 6 extends. .
  • the inventor of the present invention found that the direction in which the operator operates the operating unit 120 changes due to the change in the direction of the operator's line of sight when viewing the monitor 24. For example, suppose that the operator attempts to translate the surgical instrument 4 along the Yc direction of the endoscopic coordinate system when the monitor 24 is tilted diagonally downward. At this time, it has been found that the operator moves the operating unit 120 not in the Yb direction of the HC coordinate system, but in a diagonal downward direction intersecting the Yb direction, as shown in the translation vector uh shown in FIG. Therefore, the surgical instrument 4 is translated in a direction different from the operator's intention. Note that uh in FIG. 16 is a translation vector representing the direction in which the operating unit 120 is moved as seen from the HC coordinate system.
  • the control device 130 corrects the translational movement of the surgical instrument 4 based on the inclination detected by the angle sensor 29a.
  • the surgical instrument 4 is, for example, an instrument having forceps 4b disposed at its tip.
  • the control device 130 causes the surgical instrument 4 to move along the direction in which the endoscope 6 extends based on the inclination detected by the angle sensor 29a.
  • the direction of translation of the surgical instrument 4 is corrected so that the surgical instrument 4 is translated. That is, even when the translation vector uh of the operation unit 120 is directed diagonally upward, the control device 130 corrects the translation vector uf so that it follows the Yc direction of the endoscope coordinate system.
  • uf is a translation vector representing the moving direction of the forceps 4b as seen from the robot reference coordinate system.
  • the control device 130 controls the operation of the surgical instrument 4 when an operation for translating the surgical instrument 4 in the front-rear direction as seen from the operator is received.
  • the direction of translation is not corrected. That is, when the monitor 24 is disposed along a horizontal plane and an operation for translational movement along the Yb direction of the HC coordinate system is received, the control device 130 moves the monitor 24 along the Yc direction of the endoscope coordinate system.
  • the surgical instrument 4 is translated so that the surgical instrument 4 is translated.
  • the control device 130 controls the posture of the endoscope 6 based on the coordinate system of the endoscope 6.
  • the direction of translation of the surgical instrument 4 is corrected based on a posture term representing the position and a correction term that corrects the posture term based on the inclination detected by the angle sensor 29a.
  • the control device 130 changes the translation vector uh of the surgical instrument 4 based on the coordinate system of the operation unit 120 to the translation vector uh based on the coordinate system of the endoscope 6.
  • the translation vector uf of the surgical instrument 4 is corrected by multiplying the posture matrix Hcam of the endoscope 6 by the posture correction matrix Rx based on the inclination detected by the angle sensor 29a.
  • uf Hcam ⁇ Rx ⁇ uh ⁇ (1)
  • Hcam is a posture matrix of the camera coordinate system viewed from the robot reference coordinate system.
  • Rx is an attitude correction matrix according to the rotation angle ⁇ of the monitor 24 around the D1 axis.
  • Rx is changed according to the rotation angle ⁇ .
  • Rx corresponds to the inclination of the monitor 24 with respect to the horizontal plane. That is, the control device 130 corrects the translational movement of the surgical instrument 4 based on the rotation angle ⁇ about the D1 axis detected by the angle sensor 29a.
  • the control device 130 corrects the translational movement of the surgical instrument 4 based on the inclination detected by the angle sensor 29a during a surgery in which an operation on the surgical instrument 4 is accepted by the remote control device 2. Specifically, the control device 130 corrects the translational movement of the surgical instrument 4 based on the inclination detected by the angle sensor 29a while following, which is an operation of moving the surgical instrument 4, is performed. do. Furthermore, when the operator presses the switch part 29b to change the inclination angle of the monitor 24 with respect to the horizontal plane during surgery, the above equation ( 1) Rx is changed. Then, the translational movement of the surgical instrument 4 is corrected based on the changed Rx.
  • a method of calculating the input value of the operation unit 120 when an operation by the operator is accepted will be described.
  • an operation by the operator is accepted by the operation unit 120.
  • the axis values of the A1 axis, A2 axis, A3 axis, A4 axis, A5 axis, A6 axis, and A7 axis of the operation unit 120 are input to the operation control unit 110.
  • the control device 130 performs forward kinematics calculations based on each axis value input to the operation control unit 110.
  • a homogeneous transformation matrix representing the displacement and rotation of the operating unit reference point MP from the reference posture is updated as an input value from the operating unit 120.
  • Forward kinematics calculation is a means of calculating the displacement and rotation of a focused part of the mechanism from the axis values of the link mechanism.
  • the control device 130 transforms the homogeneous transformation matrix representing the input from the operation unit 120 according to the viewing direction of the endoscope 6. At this time, the translational movement of the surgical instrument 4 is corrected based on the above formula (1).
  • the obtained homogeneous transformation matrix includes a translational component for the translational movement of the surgical instrument 4 and a translational component for the rotation of the surgical instrument 4, which produce a movement corresponding to the input of the operating unit 120 within the field of view of the endoscope 6. rotational component.
  • the control device 130 performs scaling on the translational component and the rotational component.
  • Scaling means multiplying the translational component and the rotational component by a scaling value that is the ratio between the amount of operation received by the operation unit 120 and the amount of movement of the surgical instrument 4 that actually moves.
  • the control device 130 calculates a target homogeneous transformation matrix based on the scaled translational and rotational components.
  • the control device 130 performs inverse kinematics calculations on the target homogeneous transformation matrix.
  • the control device 130 calculates target axis values for the robot arm 60 and the surgical instrument 4 by inverse kinematic calculation.
  • step S1 the angle sensor 29a detects the tilt of the monitor 24 with respect to the horizontal plane.
  • step S2 the operation unit 120 accepts an operation on the surgical instrument 4.
  • step S3 the control device 130 corrects the translation vector of the surgical instrument 4 using the above equation (1) based on the detected tilt.
  • step S4 the control device 130 controls the movement of the surgical instrument 4 based on the corrected translation vector.
  • the control device 130 corrects the translational movement of the surgical instrument 4 based on the inclination detected by the angle sensor 29a that detects the inclination of the monitor 24 with respect to the horizontal plane. Thereby, even if the inclination of the monitor 24 with respect to the horizontal plane changes, the translational movement of the surgical instrument 4 is corrected by the control device 130. Therefore, even if the tilt of the monitor 24 changes, the surgical instrument 4 can be accurately translated in the desired direction intended by the operator. Furthermore, the inclination of the monitor 24 with respect to the horizontal plane can be detected relatively easily based on the angle sensor 29a. Therefore, while the inclination of the monitor 24 with respect to the horizontal plane is easily detected, even if the inclination of the monitor 24 changes, the surgical instrument 4 can be accurately translated in the desired direction intended by the operator.
  • the control device 130 controls the surgical instrument 4 to translate along the direction in which the endoscope 6 extends based on the inclination detected by the angle sensor 29a. , correct the direction of translation of the surgical instrument 4. Thereby, even if the inclination of the monitor 24 changes, the surgical instrument 4 can be accurately translated along the direction in which the endoscope 6 extends.
  • the control device 130 When an operation for translational movement of the surgical instrument 4 is accepted, the control device 130 performs a translation operation based on the attitude term representing the attitude of the endoscope 6 based on the coordinate system of the endoscope 6 and the inclination detected by the angle sensor 29a.
  • the direction of translation of the surgical instrument 4 is corrected based on the correction term for correcting the posture term.
  • the posture term representing the posture of the endoscope 6 is corrected by the correction term based on the inclination detected by the angle sensor 29a, so the surgical instrument 4 is appropriately translated so as to follow the posture of the endoscope 6. It can be moved.
  • the control device 130 changes the translational vector uh of the surgical instrument 4 based on the coordinate system of the operation unit 120 to the translational vector uh of the endoscope 6 based on the coordinate system of the endoscope 6.
  • the translation vector uf of the surgical instrument 4 is corrected by multiplying the posture matrix Hcam by the posture correction matrix Rx based on the inclination detected by the angle sensor 29a.
  • the translation vector uf of the surgical instrument 4 is corrected by the posture matrix Hcam of the endoscope 6 and the posture correction matrix Rx, so that the surgical instrument 4 is appropriately translated so as to follow the posture of the endoscope 6. be able to.
  • the remote control device 2 includes a support arm 25 that supports a monitor 24.
  • the support arm 25 includes a first link portion 25a, a second link portion 25b, a third link portion 25c, joints JT21, JT22, and JT23, a brake BRK1 that fixes the joint JT21 so that it does not rotate, and a joint JT23. It includes a brake BRK2 that is fixed so as not to rotate, a spring SP1 that lifts the first link part 25a, a spring SP2 that lifts the second link part 25b, and a spring SP3 that lifts the third link part 25c.
  • the joints JT21 and JT23 can be fixed by the brakes BRK1 and BRK2 so that they do not move. Further, since the weights of the support arm 25 and the monitor 24 are supported by the springs SP1, SP2, and SP3, the posture of the support arm 25 is maintained.
  • the control device 130 corrects the translational movement of the surgical instrument 4 based on the inclination detected by the angle sensor 29a during a surgery in which an operation on the surgical instrument 4 is accepted by the remote control device 2. Thereby, even if the inclination of the monitor 24 is changed during surgery, the surgical instrument 4 can be translated in the desired direction intended by the operator.
  • the angle sensor 29a detects the rotation angle ⁇ of the monitor 24 about the D1 axis along the horizontal plane, and the control device 130 controls the surgical instrument based on the rotation angle ⁇ about the D1 axis detected by the angle sensor 29a. Correct the translation of 4. Thereby, the inclination of the monitor 24 with respect to the horizontal plane can be easily detected based on the rotation angle ⁇ of the monitor 24 around the D1 axis.
  • the remote control device 2 includes a switch section 29b that switches between a state in which changing the inclination angle of the monitor 24 with respect to the horizontal plane is permitted and a state in which it is not permitted. Thereby, the switch portion 29b can prevent the tilt of the monitor 24 from being changed at a timing not intended by the operator.
  • the direction of the translational movement of the surgical instrument 4 is corrected so that the surgical instrument 4 is translated along the Yc direction of the endoscopic coordinate system in which the endoscope 6 extends.
  • This disclosure is not limited thereto.
  • the direction of translation of the surgical instrument 4 may be corrected so that the surgical instrument 4 is translated along a direction other than the Yc direction of the endoscopic coordinate system.
  • the translation vector is corrected based on the above equation (1), but the present disclosure is not limited to this.
  • the translation vector may be corrected based on a formula other than the above formula (1).
  • a state in which the translational movement of the surgical instrument 4 is corrected and a state in which the translational movement of the surgical instrument 4 is not corrected may be switched based on an operation by the operator.
  • an example has been shown in which the control device 130 corrects the translational movement of the surgical instrument 4 based on the rotation angle ⁇ of the monitor 24 around the D1 axis detected by the angle sensor 29a.
  • an acceleration sensor 201 may be arranged as in a modified remote control device 200 shown in FIG.
  • the acceleration sensor 201 is arranged on the monitor 24 at the end of the third link portion 25c of the remote control device 200 in the Ya1 direction. Acceleration sensor 201 detects the inclination of monitor 24 with respect to at least a horizontal plane.
  • the acceleration sensor 201 detects the rotation angle of the monitor 24 around the D1 axis along the horizontal plane, around the D2 axis that is perpendicular to the D1 axis and along the horizontal plane, and around the D3 axis along the vertical direction. do. Thereby, the tilt of the monitor 24 can be easily detected by the acceleration sensor 201. Further, the acceleration sensor 201 can easily detect a three-dimensional change in the tilt of the monitor 24.
  • the control device 130 corrects the translational movement of the surgical instrument 4 based on the rotation angles around the D1 axis, the D2 axis, and the D3 axis detected by the acceleration sensor 201.
  • the surgical instrument 4 can be accurately translated in the desired direction intended by the operator.
  • the translational movement of the surgical instrument 4 is corrected based on the following equation (2).
  • uf Hcam ⁇ Mcomp ⁇ uh...(2)
  • Mcomp is an attitude correction matrix that is changed according to the rotation angle of the monitor 24 around the D1 axis, the D2 axis, and the D3 axis.
  • Acceleration sensor 201 is an example of a tilt detection sensor.
  • the D2 axis and the D3 axis are examples of the second axis and the third axis, respectively.
  • the switch unit 29b switches between a state in which the change in the tilt angle of the monitor 24 with respect to the horizontal plane is permitted and a state in which it is not permitted, but the present disclosure is not limited to this.
  • the inclination angle of the monitor 24 may be freely changed by the operator without the switch portion 29b being provided.
  • the present disclosure is not limited to this.
  • the number of robot arms 60 may be any other number as long as at least one is provided.
  • the arm section 61 and the positioner 40 are composed of a 7-axis articulated robot, but the present disclosure is not limited to this.
  • the arm portion 61 and the positioner 40 may be composed of an articulated robot having an axis configuration other than a seven-axis articulated robot.
  • Axis configurations other than the 7-axis articulated robot include, for example, 6 axes and 8 axes.
  • the surgical support robot 1 includes the medical trolley 3, the positioner 40, and the arm base 50, but the present disclosure is not limited to this.
  • the medical cart 3, the positioner 40, and the arm base 50 are not necessarily necessary, and the surgical support robot 1 may be configured only with the robot arm 60.
  • circuits may be implemented using general purpose processors, special purpose processors, integrated circuits, ASICs (Application Specific Integrated Circuits), conventional circuits, and/or those configured or programmed to perform the disclosed functions.
  • Processors are considered processing circuits or circuits because they include transistors and other circuits.
  • a circuit, unit, or means is hardware that performs the recited functions or is hardware that is programmed to perform the recited functions.
  • the hardware may be the hardware disclosed herein or other known hardware that is programmed or configured to perform the recited functions.
  • the hardware is a processor, which is considered a type of circuit
  • the circuit, means or unit is a combination of hardware and software, the software being used to configure the hardware and/or the processor.
  • a surgical device including a first robot arm having an endoscope attached to its tip; and a second robot arm having a predetermined surgical instrument other than the endoscope attached to its tip; an operating device including an operating section that receives an operation on the predetermined surgical instrument or the endoscope; a control device that controls the movement of the predetermined surgical instrument or the endoscope based on the accepted operation,
  • the operating device includes: a display unit that displays an image taken by the endoscope and rotates to be inclined with respect to a horizontal plane; a tilt detection sensor that detects a tilt of the display unit with respect to a horizontal plane, A surgical support system, wherein the control device corrects translational movement of the predetermined surgical instrument based on the tilt detected by the tilt detection sensor.
  • the control device When a translational movement operation for the predetermined surgical instrument is accepted, the control device includes an attitude term representing an attitude of the endoscope based on a coordinate system of the endoscope, and an attitude term detected by the inclination detection sensor.
  • the control device When a translational movement operation for the predetermined surgical instrument is accepted, the control device includes a translation vector of the predetermined surgical instrument based on the coordinate system of the operation section, and a translation vector of the predetermined surgical instrument based on the coordinate system of the endoscope.
  • the surgical support system according to item 2 wherein the translational movement vector of the predetermined surgical instrument is corrected by multiplying the posture matrix of the endoscope and the posture correction matrix based on the tilt detected by the tilt detection sensor. .
  • the operating device includes a support arm that supports the display section, The support arm is multiple link parts, a plurality of joints connecting the plurality of link parts; The surgical support system according to any one of items 1 to 3, including a brake that fixes at least one joint of the plurality of joints from rotating.
  • the operating device includes a support arm that supports the display section, The support arm is multiple link parts, a joint connecting the plurality of link parts; The surgical support system according to any one of items 1 to 4, including a spring that lifts at least one link portion of the plurality of link portions.
  • (Item 6) Item 1, wherein the control device corrects the translational movement of the predetermined surgical instrument based on the tilt detected by the tilt detection sensor during a surgery in which the operating device accepts an operation on the predetermined surgical instrument.
  • the surgical support system according to any one of items 5 to 5.
  • the tilt detection sensor detects a rotation angle of the display unit around a first axis along a horizontal plane
  • the control device corrects the translational movement of the predetermined surgical instrument based on the rotation angle about the first axis detected by the tilt detection sensor, according to any one of items 1 to 6.
  • the tilt detection sensor detects a rotation angle of the display unit around a first axis along a horizontal plane, around a second axis perpendicular to the first axis and along the horizontal plane, and around a third axis along the vertical direction. detect, Item 1, wherein the control device corrects the translational movement of the predetermined surgical instrument based on rotation angles about the first axis, the second axis, and the third axis detected by the tilt detection sensor.
  • the surgical support system according to any one of items 6 to 6.
  • the operating device includes a holding part that holds the display part, The display unit rotates around a first axis along a horizontal plane with respect to the holding unit,
  • the surgical support system according to any one of items 1 to 8, wherein the tilt detection sensor includes an angle sensor that detects a rotation angle of the display unit about the first axis.
  • the tilt detection sensor includes an acceleration sensor that detects a tilt of the display unit with respect to at least a horizontal plane.
  • a surgical device including a first robot arm having an endoscope attached to its tip; and a second robot arm having a predetermined surgical instrument other than the endoscope attached to its tip; an operating device including an operating section that receives an operation for the predetermined surgical instrument or the endoscope; and a control device that controls moving the predetermined surgical instrument or the endoscope based on the accepted operation.
  • a method for controlling a surgical support system comprising: an image taken by the endoscope is displayed, and a tilt detection sensor detects a tilt of a display unit, which rotates to be tilted with respect to a horizontal plane, with respect to a horizontal plane;
  • a method of controlling a surgical support system comprising: correcting translational movement of the predetermined surgical instrument based on the detected inclination.

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Abstract

この手術支援システム（１００）では、操作装置（２）は、水平面に対して傾斜するように回動する表示部（２４）と、表示部（２４）の水平面に対する傾きを検出する傾き検出センサ（２９ａ）と、を含む。制御装置（１３０）は、傾き検出センサ（２９ａ）に検出された傾きに基づいて、所定の手術器具（４）の並進移動を補正する。

Description

手術支援システムおよび手術支援システムの制御方法
　本開示は、手術支援システムおよび手術支援システムの制御方法に関する。
　従来、米国特許出願公開第２０１２／０２８３８７６号明細書に開示されている手術支援システムが知られている。米国特許出願公開第２０１２／０２８３８７６号明細書の手術支援システムは、マスタ制御装置と、スレーブロボットマニピュレータとを備えている。マスタ制御装置は、表示部と、操作部とを含む。スレーブロボットマニピュレータには、手術器具が取り付けられている。マスタ制御装置の表示部には、内視鏡によって撮影された手術部位の画像が表示される。操作者が表示部に表示される手術部位の画像を視認しながらマスタ制御装置の操作部を操作することにより、スレーブロボットマニピュレータに取り付けられた手術器具が移動される。また、米国特許出願公開第２０１２／０２８３８７６号明細書の手術支援システムでは、マスタ制御装置の表示部の表示角度を調整することが可能である。
米国特許出願公開第２０１２／０２８３８７６号明細書
　米国特許出願公開第２０１２／０２８３８７６号明細書のように、マスタ制御装置の表示部の水平面に対する傾斜角度である表示角度を変更した場合、内視鏡が撮影する方向と、表示部を視認する操作者の目線の方向とが、表示部の表示角度の変更前と比べて変化する。ここで、本願発明者は、表示部を視認する操作者の目線の方向が変化することに起因して、操作者による操作部の操作方向が変化することを見出した。すなわち、所望の方向に沿って手術器具を並進移動させるように操作者が操作部を操作する場合において、操作者が手術器具を並進移動させたい所望の方向は変化しないにもかかわらず、表示部の表示角度が変更される前後で、操作者による操作部の操作方向が変化することを見出した。このため、表示部の表示角度が変化した場合、操作者が意図する所望の方向に手術器具を正確に並進移動できないという問題点がある。
　本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであり、表示部の傾きが変化した場合でも、操作者が意図する所望の方向に手術器具を正確に並進移動することが可能な手術支援システムおよび手術支援システムの制御方法を提供することである。
　本開示の第１の局面による手術支援システムは、先端に内視鏡が取り付けられる第１ロボットアームと、先端に内視鏡以外の手術器具である所定の手術器具が取り付けられる第２ロボットアームと、を含む手術装置と、所定の手術器具または内視鏡に対する操作を受け付ける操作部を含む操作装置と、受け付けられた操作に基づいて所定の手術器具または内視鏡を移動させる制御を行う制御装置と、を備え、操作装置は、内視鏡により撮影された画像が表示され、水平面に対して傾斜するように回動する表示部と、表示部の水平面に対する傾きを検出する傾き検出センサと、を含み、制御装置は、傾き検出センサに検出された傾きに基づいて、所定の手術器具の並進移動を補正する。
　本開示の第１の局面による手術支援システムは、上記のように、制御装置は、表示部の水平面に対する傾きを検出する傾き検出センサに検出された傾きに基づいて、所定の手術器具の並進移動を補正する。これにより、表示部の水平面に対する傾きが変化した場合でも、制御装置によって所定の手術器具の並進移動が補正される。このため、表示部の傾きが変化した場合でも、操作者が意図する所望の方向に手術器具を正確に並進移動させることができる。また、傾き検出センサに基づいて、比較的容易に表示部の水平面に対する傾きを検出できる。このため、表示部の水平面に対する傾きを容易に検出しながら、表示部の傾きが変化した場合でも、操作者が意図する所望の方向に手術器具を正確に並進移動させることができる。
　本開示の第２の局面による手術支援システムの制御方法は、先端に内視鏡が取り付けられる第１ロボットアームと、先端に内視鏡以外の手術器具である所定の手術器具が取り付けられる第２ロボットアームと、を含む手術装置と、所定の手術器具または内視鏡に対する操作を受け付ける操作部を含む操作装置と、受け付けられた操作に基づいて所定の手術器具または内視鏡を移動させる制御を行う制御装置と、を備える手術支援システムの制御方法であって、内視鏡により撮影された画像が表示され、水平面に対して傾斜するように回動する表示部の水平面に対する傾きを検出することと、検出された傾きに基づいて、所定の手術器具の並進移動を補正することと、を備える。
　本開示の第２の局面による手術支援システムの制御方法は、上記のように、内視鏡により撮影された画像が表示され、水平面に対して傾斜するように回動する表示部の水平面に対する傾きを傾き検出センサにより検出することと、検出された傾きに基づいて、所定の手術器具の並進移動を補正することと、を備える。これにより、表示部の水平面に対する傾きが変化した場合でも、所定の手術器具の並進移動が補正される。このため、表示部の傾きが変化した場合でも、操作者が意図する所望の方向に手術器具を正確に並進移動させることが可能な手術支援システムの制御方法を提供できる。また、傾き検出センサに基づいて、比較的容易に表示部の水平面に対する傾きを検出できる。このため、表示部の水平面に対する傾きを容易に検出しながら、表示部の傾きが変化した場合でも、操作者が意図する所望の方向に手術器具を正確に並進移動させることが可能な手術支援システムの制御方法を提供できる。
　本開示によれば、表示部の傾きが変化した場合でも、操作者が意図する所望の方向に手術器具を正確に並進移動することができる。
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。 一実施形態によるロボットアームの構成を示す図である。 鉗子を示す図である。 一実施形態によるアーム操作部の構成を示す斜視図である。 ロボットアームの並進移動を説明するための図である。 ロボットアームの回転移動を説明するための図である。 一実施形態による操作部を示す図である。 一実施形態による右手用操作部の構成を示す図である。 一実施形態による左手用操作部の構成を示す図である。 一実施形態によるフットペダルの構成を示す図である。 一実施形態による遠隔操作装置の側面図である。 モニタが傾斜した状態を示す図である。 一実施形態による手術支援システムの制御ブロック図である。 一実施形態によるロボットアームの制御ブロック図である。 一実施形態による遠隔操作装置の制御ブロック図である。 操作者とＨＣ座標系とを示す図である。 手術器具と内視鏡と内視鏡座標系とを示す図である。 操作部が操作を受け付けた場合の動作を説明するための図である。 一実施形態による手術支援システムの制御方法のフロー図である。 変形例による遠隔操作装置の側面図である。
　（手術支援システムの構成）
　本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、手術支援ロボット１と、遠隔操作装置２とを備えている。手術支援ロボット１および遠隔操作装置２は、それぞれ、手術装置および操作装置の一例である。
　なお、本願明細書において、図２に示すように、手術器具４のシャフト４ｃの長手方向をＺ方向とする。手術器具４の先端側をＺ１側とし、手術器具４の基端側をＺ２側とする。Ｚ方向に直交する方向をＸ方向とする。Ｚ方向およびＸ方向に直交する方向をＹ方向とする。
　また、本願明細書において、図８に示すように、鉛直方向に沿った方向をＺａ方向とする。Ｚａ方向の一方側をＺａ１側とし、他方側とＺａ２側とする。Ｚ方向に直交する方向をＸａ方向とする。Ｘａ方向の一方側をＸａ１側とし、他方側をＸａ２側とする。Ｚａ方向およびＸａ方向に直交する方向をＹａ方向とする。Ｙａ方向の一方側をＹａ１側とし、他方側をＹａ２側とする。Ｘａ方向とＹａ方向とは、水平面に沿った方向である。
　図１に示すように、手術支援ロボット１は、手術室内に配置されている。遠隔操作装置２は、手術支援ロボット１から離間した位置に配置されている。医師などの操作者は、手術支援ロボット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、入力された指令を手術支援ロボット１に送信する。手術支援ロボット１は、受信した指令に基づいて動作する。手術支援ロボット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。
　（手術支援ロボットの構成）
　図１に示すように、手術支援ロボット１は、医療用台車３と、ポジショナ４０と、アームベース５０と、複数のロボットアーム６０と、アーム操作部８０と、を備えている。
　医療用台車３は、ポジショナ４０を移動させる。医療用台車３は、入力装置３３を含む。入力装置３３は、主に施術前に手術の準備を行うために、ポジショナ４０、アームベース５０、および、複数のロボットアーム６０の移動や姿勢の変更の操作を受け付ける。医療用台車３は、操作者による操舵を受け付ける操作ハンドル３４を含む。
　ポジショナ４０は、たとえば、７軸多関節ロボットからなる。ポジショナ４０は、医療用台車３上に配置されている。ポジショナ４０は、アームベース５０の位置を調整する。ポジショナ４０は、アームベース５０の位置を３次元的に移動させる。
　ポジショナ４０は、ベース部４１と、ベース部４１に連結された複数のリンク部４２とを含む。複数のリンク部４２同士は、関節４３により連結されている。
　アームベース５０は、ポジショナ４０の先端に取り付けられている。複数のロボットアーム６０の各々の基端が、アームベース５０に取り付けられている。複数のロボットアーム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、複数のロボットアーム６０とは、滅菌ドレープにより覆われて使用される。また、ロボットアーム６０は、手術器具４を支持する。
　ロボットアーム６０は、複数配置されている。具体的には、４つのロボットアーム６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄが配置されている。ロボットアーム６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄは、互いに同様の構成を有する。６０ａ、６０ｂ、および、６０ｄは、第２ロボットアームの一例である。６０ｃは、第１ロボットアームの一例である。
　図２に示すように、ロボットアーム６０は、アーム部６１と、第１リンク部７２と、第２リンク部７３と、並進移動機構部７０とを含む。ロボットアーム６０は、回転軸線としてのＪＴ１、ＪＴ２、ＪＴ３、ＪＴ４、ＪＴ５、ＪＴ６およびＪＴ７軸線と、直動軸線としてのＪ８軸線とを有する。ＪＴ１、ＪＴ２、ＪＴ３、ＪＴ４、ＪＴ５、ＪＴ６およびＪＴ７軸線は、アーム部６１の関節６４の回転軸線である。また、ＪＴ７軸線は、第１リンク部７２の回転軸線である。ＪＴ８軸線は、並進移動機構部７０が、第２リンク部７３を第１リンク部７２に対してＺ方向に沿って相対的に移動させる直動軸線である。
　アーム部６１は、７軸多関節ロボットアームからなる。第１リンク部７２は、アーム部６１の先端に配置されている。第２リンク部７３には、アーム操作部８０が取り付けられる。並進移動機構部７０は、第１リンク部７２と第２リンク部７３との間に配置されている。第２リンク部７３には、手術器具４を保持するホルダ７１が配置されている。
　複数のロボットアーム６０の各々の先端には、手術器具４が取り付けられている。手術器具４は、たとえば、取り換え可能なインストゥルメント、手術部位の画像を取り込むための内視鏡６などを含む。インストゥルメントとしての手術器具４は、被駆動ユニット４ａと、鉗子４ｂと、被駆動ユニット４ａと鉗子４ｂとを接続するシャフト４ｃとを含む。被駆動ユニット４ａと、シャフト４ｃと、鉗子４ｂとは、Ｚ方向に沿って配置されている。
　図１に示すように、複数のロボットアーム６０のうちの一つの、たとえば、ロボットアーム６０ｃの先端には内視鏡６が取り付けられ、残りの、たとえば、ロボットアーム６０ａ、６０ｂおよび６０ｄの先端には、内視鏡６以外の手術器具４が取り付けられる。内視鏡６は、互いに隣り合うように配置されている４つのロボットアーム６０のうちの、中央に配置される２つのロボットアーム６０ｂおよび６０ｃのうちのいずれかに取り付けられる。
　（インストゥルメントの構成）
　図３に示すように、インストゥルメントの先端には、たとえば、鉗子４ｂが配置されている。インストゥルメントの先端には、鉗子４ｂ以外に、関節を有する器具として、ハサミ、グラスパー、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が配置される。インストゥルメントの先端には、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が配置される。
　鉗子４ｂは、ジョー部材１０４ａおよび１０４ｂの基端側を先端側でＪＴ１１軸線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の基端側を先端側でＪＴ１０軸線周りに回転可能に支持する第２支持体４ｆとを含む。シャフト４ｃは、ＪＴ９軸線周りに回動する。ジョー部材１０４ａおよびジョー部材１０４ｂは、ＪＴ１１軸線周りに開閉する。第１支持体４ｅの先端側であるＺ１方向側の部分は、Ｕ字形状を有している。
　図２に示すように、アーム操作部８０は、ロボットアーム６０に取り付けられている。具体的には、アーム操作部８０は、第２リンク部７３に取り付けられている。
　図４に示すように、アーム操作部８０は、イネーブルスイッチ８１と、ジョイスティック８２と、リニアスイッチ８３と、モード切替ボタン８４と、モードインジケータ８４ａと、ピボットボタン８５と、アジャストメントボタン８６と、を含む。
　イネーブルスイッチ８１は、ジョイスティック８２およびリニアスイッチ８３によるロボットアーム６０の移動を許可または不許可とするスイッチである。ジョイスティック８２は、ロボットアーム６０による手術器具４の移動を操作するための操作具である。リニアスイッチ８３は、手術器具４の長手方向に沿った方向に手術器具４を移動させるためのスイッチである。モード切替ボタン８４は、手術器具４を図５に示す並進移動させるモードと図６に示す回転移動させるモードとを切り替えるためのボタンである。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。ピボットボタン８５は、ロボットアーム６０に取り付けられた手術器具４の移動の支点となるピボット位置ＰＰを教示するためのボタンである。アジャストメントボタン８６は、ロボットアーム６０の位置を最適化するためのボタンである。
　（遠隔操作装置）
　図１に示すように、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、本体部２ａと、操作部１２０と、フットペダル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、足検知部２７と、図１１に示す角度センサ２９ａと、図１１に示すスイッチ部２９ｂと、を含む。モニタ２４は、表示部の一例である。角度センサ２９ａは、傾き検出センサの一例である。
　図１に示すように、操作部１２０は、内視鏡６または内視鏡６以外の手術器具４に対する操作を受け付ける。操作部１２０は、本体部２ａに支持されている。図７に示すように、操作部１２０は、医師などの操作者から見て、左側に配置され、操作者の左手により操作される左手用操作部１２０Ｌと、右側に配置され、操作者の右手により操作される右手用操作部１２０Ｒと、を含む。左手用操作部１２０Ｌの構成と、右手用操作部１２０Ｒの構成とは、同様である。
　操作部１２０は、略Ｌ字状のアーム１２１と、操作ハンドル２１とを含む。アーム１２１は、リンク部１２１ａと、リンク部１２１ｂと、リンク部１２１ｃとを有する。リンク部１２１ａの上端側は、鉛直方向に沿ったＡ１軸線周りに回動可能に本体部２ａに取り付けられている。リンク部１２１ｂの上端側は、水平方向に沿ったＡ２軸線周りに回動可能にリンク部１２１ａの下端側に取り付けられている。リンク部１２１ｃの一方端側は、水平方向に沿ったＡ３軸線周りに回動可能にリンク部１２１ｂの下端側に取り付けられている。リンク部１２１ｃの他方端側には、Ａ４軸線周りに回動可能に操作ハンドル２１が取り付けられている。各リンク部は、関節１２２により接続されている。
　アーム１２１は、操作ハンドル２１を支持する。アーム１２１は、操作ハンドル２１を所定の３次元操作範囲内で移動可能に支持する。具体的には、アーム１２１は、上下方向、左右方向および前後方向に、操作ハンドル２１を移動可能に支持する。アーム１２１の３次元的な操作に対応するように、ロボットアーム６０が３次元的に移動される。
　操作ハンドル２１は、図８に示す操作者の右手によって操作される操作ハンドル２１Ｒと、図９に示す操作者の左手によって操作される操作ハンドル２１Ｌとを含む。図８は右手用操作部１２０Ｒの基準姿勢を表し、図９は左手用操作部１２０Ｌの基準姿勢を表している。操作ハンドル２１Ｒの構成と、操作ハンドル２１Ｌの構成とは同様である。操作ハンドル２１は、リンク部２１ａ、リンク部２１ｂ、リンク部２１ｃ、医師などの操作者が操作するリンク部２１ｄと、を含む。リンク部２１ａは、Ａ４軸線周りに回動する。リンク部２１ｂは、リンク部２１ａに対して、Ａ５軸線周りに回動可能に取り付けられている。リンク部２１ｃは、リンク部２１ｂに対して、Ａ６軸線周りに回動可能に取り付けられている。リンク部２１ｄは、リンク部２１ｃに対して、Ａ７軸線周りに回動可能に取り付けられている。各リンク部は、関節１２２により接続されている。リンク部２１ａ、リンク部２１ｂおよびリンク部２１ｃは、各々、Ｌ字形状を有する。
　操作ハンドル２１は、操作者によって開閉される一対のグリップ部材２１ｆを含む。グリップ部材２１ｆは、細長いプレート状のレバー部材からなり、一対のグリップ部材２１ｆは、それぞれの近位端がリンク部２１ｄの近位端Ｇ１に回転可能に接続されている。グリップ部材２１ｆには、円筒状の指挿入部２１ｅが配置されている。操作者は、一対の指挿入部２１ｅに右手の指を挿入して操作ハンドル２１Ｒを操作する。操作者は、一対の指挿入部２１ｅに左手の指を挿入して操作ハンドル２１Ｌを操作する。一対のグリップ部材２１ｆは、それぞれの基端がリンク部２１ｄに接続されており、一対のグリップ部材２１ｆ間の角度を大きくしたり小さくしたりすることにより、ジョー部材１０４ａとジョー部材１０４ｂとの開き角度が変更される。グリップ部材２１ｆの一方に磁石が配置され、リンク部２１ｄにホールセンサが配置されている。操作者がグリップ部材２１ｆを開閉すると、磁石とホールセンサとが角度検知センサとして機能し、ホールセンサは開き角度を出力する。なお、角度検知センサとして、グリップ部材２１ｆにホールセンサを、リンク部２１ｄに磁石を配置しても良い。また、グリップ部材２１ｆの両方に、角度検知センサとして磁石またはホールセンサを配置しても良い。
　操作部１２０の複数の回転軸線の交点は、ジンバル点ＧＰと呼ばれる。具体的には、ジンバル点ＧＰは、Ａ４軸線と、Ａ５軸線と、Ａ６軸線と、Ａ７軸線とが交差する点である。ジンバル点ＧＰは、一対のグリップ部材２１ｆが取り付けられるリンク部２１ｄに位置している。ジンバル点ＧＰは、左手用操作部１２０Ｌと右手用操作部１２０Ｒとの各々に個別に存在する。
　図１０に示すように、フットペダル２２は、手術器具４に関する機能を実行するように複数設けられている。また、複数のフットペダル２２は、基台部２８に配置されている。フットペダル２２は、切替ペダル２２ａと、クラッチペダル２２ｂと、カメラペダル２２ｃと、切開ペダル２２ｄと、凝固ペダル２２ｅとを含んでいる。切替ペダル２２ａと、クラッチペダル２２ｂと、カメラペダル２２ｃと、切開ペダル２２ｄと、凝固ペダル２２ｅとは、操作者の足により操作される。また、切開ペダル２２ｄは、右側のロボットアーム６０用の切開ペダル２２ｄＲと、左側のロボットアーム６０用の切開ペダル２２ｄＬとを含む。また、凝固ペダル２２ｅは、右側のロボットアーム６０用の凝固ペダル２２ｅＲと、左側のロボットアーム６０用の凝固ペダル２２ｅＬとを含む。
　切替ペダル２２ａは、操作ハンドル２１で動作させるロボットアーム６０を切り替える。クラッチペダル２２ｂは、ロボットアーム６０と操作ハンドル２１との操作接続を一時切断するクラッチ操作を実行する。クラッチペダル２２ｂが操作者によって踏み込まれている間、操作ハンドル２１による操作が、ロボットアーム６０に伝達されなくなる。また、カメラペダル２２ｃが操作者によって踏み込まれている間、操作ハンドル２１によって、内視鏡６が取り付けられたロボットアーム６０を操作することが可能になる。切開ペダル２２ｄまたは凝固ペダル２２ｅが操作者によって踏み込まれている間、電気手術装置が起動する。
　足検知部２７は、フットペダル２２を操作する操作者の足を検知する。足検知部２７は、フットペダル２２の上方に位置するホバー状態の足を検知する。足検知部２７は、基台部２８に配置されている。
　図１１に示すように、モニタ２４は、内視鏡６によって撮影された画像を表示するためのスコープ型表示装置である。図１２に示すように、モニタ２４は、水平面に対して傾斜するように回動する。具体的には、モニタ２４は、Ｘａ方向に沿ったＤ１軸線周りに回動する。Ｄ１軸線は、第１軸線の一例である。
　図１１に示すように、支持アーム２５は、モニタ２４の高さを医師などの操作者の顔の高さに合わせるようにモニタ２４を支持する。支持アーム２５は、第１リンク部分２５ａと、第２リンク部分２５ｂと、第３リンク部分２５ｃと、把持部２５ｄと、を含む。第１リンク部分２５ａの一方端は、本体部２ａに取り付けられている。第１リンク部分２５ａの一方端には、関節ＪＴ２１が配置されている。第１リンク部分２５ａの他方端と、第２リンク部分２５ｂの一方端とが関節ＪＴ２２により接続されている。第２リンク部分２５ｂの他方端と、第３リンク部分２５ｃの一方端とが関節ＪＴ２３により接続されている。モニタ２４は、第３リンク部分２５ｃに回動可能に取り付けられている。把持部２５ｄは、第３リンク部分２５ｃに配置されている。把持部２５ｄは、第３リンク部分２５ｃのＸａ１側とＸａ２側との両方に配置されている。第１リンク部分２５ａ、および、第２リンク部分２５ｂは、リンク部分の一例である。第３リンク部分２５ｃは、リンク部分および保持部の一例である。
　第１リンク部分２５ａの基端には、バネＳＰ１が配置されている。バネＳＰ１により、第１リンク部分２５ａが持ち上げられる。また、第１リンク部分２５ａには、バネＳＰ２が配置されている。バネＳＰ２により、第２リンク部分２５ｂが持ち上げられる。第２リンク部分２５ｂは、バネＳＰ３が配置されている。バネＳＰ３により、第３リンク部分２５ｃが持ち上げられる。第１リンク部分２５ａの基端側には、ブレーキＢＲＫ１が配置されている。ブレーキＢＲＫ１は、関節ＪＴ２１が回転しないように固定する。第２リンク部分２５ｂと第３リンク部分２５ｃとが接続される関節ＪＴ２３には、ブレーキＢＲＫ２が配置されている。ブレーキＢＲＫ２は、関節ＪＴ２３が回転しないように固定する。バネＳＰ１、バネＳＰ２およびバネＳＰ３は、支持アーム２５およびモニタ２４の自重を支えるように配置している。ブレーキＢＲＫ１およびブレーキＢＲＫ２は、無励磁作動型の電磁ブレーキであり、外力が加わっても関節ＪＴ２１および関節ＪＴ２３が動かないように構成されている。なお、バネＳＰ１、バネＳＰ２およびバネＳＰ３のうちの１つまたは２つのみが配置されていてもよい。また、ブレーキＢＲＫ１またはブレーキＢＲＫ２のみが配置されていてもよい。また、関節ＪＴ２２にもブレーキが配置されていてもよい。
　本実施形態では、スイッチ部２９ｂは、支持アーム２５の姿勢変更を許可する状態と許可しない状態とに切り替える。スイッチ部２９ｂは、把持部２５ｄに配置されている。操作者がスイッチ部２９ｂを押下することにより、ブレーキＢＲＫ１およびブレーキＢＲＫ２が解除され、操作者が把持部２５ｄを把持して移動させることにより、支持アーム２５の姿勢を変更することができる。モニタ２４の水平面に対する傾斜角度の変更は、操作者が把持部２５ｄを把持し傾けることにより可能である。なお、モニタ２４と第３リンク部分２５ｃとの回動を固定するようにブレーキＢＲＫ３を配置しても良い。操作者がスイッチ部２９ｂを押下することにより、支持アーム２５の姿勢変更に加えて、ブレーキＢＲＫ３が解除されることにより、モニタ２４の水平面に対する傾斜角度の変更も可能となるように構成しても良い。
　本実施形態では、角度センサ２９ａは、モニタ２４の水平面に対する傾きを検出する。モニタ２４は、第３リンク部分２５ｃに対してＤ１軸線周りに回動する。角度センサ２９ａは、水平面に沿ったＤ１軸線周りのモニタ２４の回動角度θを検出する。角度センサ２９ａは、第３リンク部分２５ｃに対するモニタ２４の回動角度θを検出する。角度センサ２９ａは、例えば、モニタ２４の回動角度θを検出するエンコーダである。
　図１に示すように、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操作者の頭部を検知することにより、遠隔操作装置２による手術支援ロボット１の操作が可能になる。操作者は、モニタ２４により患部を視認しながら、操作部１２０およびフットペダル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、手術支援ロボット１に送信される。支持アーム２５は、支持部の一例である。
　　（制御系の構成）
　図１３に示すように、手術支援システム１００は、制御装置１３０と、アーム制御部３１ａと、ポジショナ制御部３１ｂと、操作制御部１１０と、を備えている。
　制御装置１３０は、医療用台車３の内部においてアーム制御部３１ａおよびポジショナ制御部３１ｂと通信するように配置され、手術支援システム１００の全体を制御する。具体的には、制御装置１３０は、アーム制御部３１ａ、ポジショナ制御部３１ｂ、および、操作制御部１１０の各々と通信し、制御する。制御装置１３０と、アーム制御部３１ａ、ポジショナ制御部３１ｂ、および、操作制御部１１０とは、ＬＡＮなどによって接続されている。制御装置１３０は、医療用台車３の内部に配置されている。
　アーム制御部３１ａは、複数のロボットアーム６０ごとに配置されている。すなわち、医療用台車３の内部には、複数のロボットアーム６０の数に対応した複数のアーム制御部３１ａが配置されている。
　図１３に示すように、入力装置３３は、制御装置１３０にＬＡＮなどによって接続されている。ステータスインジケータ５３、アームステータスインジケータ５４、操作ハンドル３４、スロットル３４ａ、ジョイスティック３３ｂ、スタビライザ３４ｃおよび電動シリンダ３４ｄと、ポジショナ制御部３１ｂとは、配線１４５によって、互いの情報を共有可能な通信ネットワークによりシリアル通信接続されている。なお、図１３では、１つの配線１４５に、ステータスインジケータ５３、アームステータスインジケータ５４などの全てが接続されているように記載されているが、実際には、ステータスインジケータ５３、アームステータスインジケータ５４、操作ハンドル３４、スロットル３４ａ、ジョイスティック３３ｂ、スタビライザ３４ｃおよび電動シリンダ３４ｄごとに、配線１４５が配置されている。
　図１４に示すように、アーム部６１には、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。医療用台車３の内部には、サーボモータＭ１を制御するためのサーボ制御部Ｃ１がアーム制御部３１ａに隣接して配置されている。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。
　第２リンク部７３には、手術器具４の被駆動ユニット４ａに配置された被駆動部材を回転させるためのサーボモータＭ２と、エンコーダＥ２と、減速機とが配置されている。エンコーダＥ２は、サーボモータＭ２の回転角を検出する。減速機は、サーボモータＭ２の回転を減速させてトルクを増大させる。また、医療用台車３には、手術器具４を駆動するサーボモータＭ２を制御するためのサーボ制御部Ｃ２が配置されている。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。なお、サーボモータＭ２、エンコーダＥ２およびサーボ制御部Ｃ２は、各々複数配置されている。
　並進移動機構部７０には、手術器具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Ｅ３と、減速機とが設けられている。エンコーダＥ３は、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Ｍ３の回転を減速させてトルクを増大させる。また、医療用台車３には、手術器具４を並進移動するサーボモータＭ３を制御するためのサーボ制御部Ｃ３が配置されている。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。
　図１３に示すように、ポジショナ制御部３１ｂは、医療用台車３に配置されている。ポジショナ制御部３１ｂは、ポジショナ４０および医療用台車３を制御する。ポジショナ４０には、ポジショナ４０の複数の関節４３に対応するように、サーボモータＳＭと、エンコーダＥＮと、減速機と、サーボ制御部ＳＣと、が配置されている。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ＳＭと、エンコーダＥＮと、減速機と、サーボ制御部ＳＣと、ブレーキとが配置されている。
　図１５に示すように、操作部１２０には、回転軸線であるＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６およびＡ７軸線の各々に対応するように、サーボモータＭ６ａ、Ｍ６ｂ、Ｍ６ｃ、Ｍ６ｄ、Ｍ６ｅ、Ｍ６ｆおよびＭ６ｇが配置されている。また、医療用台車３には、各サーボモータを制御するためのサーボ制御部Ｃ６ａ、Ｃ６ｂ、Ｃ６ｃ、Ｃ６ｄ、Ｃ６ｅ、Ｃ６ｆおよびＣ６ｇが配置されている。各サーボ制御部には、各サーボモータの回転角を検出するためのエンコーダＥ６ａ、Ｅ６ｂ、Ｅ６ｃ、Ｅ６ｄ、Ｅ６ｅ、Ｅ６ｆおよびＥ６ｇが電気的に接続されている。なお、各サーボモータ、各サーボ制御部、および、各エンコーダは、左手用操作部１２０Ｌと、右手用操作部１２０Ｒとに各々設けられている。
　制御装置１３０は、操作制御部１１０を介して、操作部１２０の姿勢に応じて、各サーボモータの回転軸線に発生する重力トルクを打ち消すようなトルクを発生するように、各サーボモータを制御する。これにより、操作者は、比較的小さい力で操作部１２０を操作することが可能になる。
　制御装置１３０は、操作制御部１１０を介して、操作部１２０の操作に応じて、各サーボモータの各回転軸線にトルクを発生させ、操作者の操作をアシストするように各サーボモータを制御する。これにより、操作者は、比較的小さい力で操作部１２０を操作することが可能になる。
　（手術器具の並進移動の補正）
　制御装置１３０は、操作部１２０により受け付けられた操作に基づいて内視鏡６または内視鏡６以外の手術器具４を移動させる制御を行う。具体的には、図８および図９に示すように、制御装置１３０は、操作部１２０に対して操作部基準点ＭＰを設定する。操作部基準点ＭＰは、マッピングポイントとも呼ばれる。操作部基準点ＭＰは、たとえば、ジンバル点ＧＰに設定されている。制御装置１３０は、手術器具４に対して図３に示す手術器具基準点ＣＰを設定する。制御装置１３０は、操作部１２０が操作された際に、操作部基準点ＭＰの移動に対応して手術器具基準点ＣＰが移動するように、手術器具４を移動させるように制御する。なお、操作部基準点ＭＰの移動に対応して手術器具基準点ＣＰが移動するように、手術器具４を移動させる動作を、フォローイングと呼ぶ。図３に示すように、手術器具基準点ＣＰは、第１支持体４ｅのＺ１方向側の部分のＪＴ１１軸線方向における中央部に設定されている。手術器具基準点ＣＰは、ツールセンターポイント、または、クレビス点と呼ばれる。
　図１６に示すように、操作部１２０には、操作部１２０の座標系が設定されている。以下、操作部１２０の座標系をＨＣ座標系と呼ぶ。図１７に示すように、内視鏡６には、内視鏡６の座標系が設定されている。以下、内視鏡６の座標系を内視鏡座標系と呼ぶ。たとえば、操作者によって操作部１２０がＨＣ座標系のＹｂ方向に沿って移動された場合、手術器具４は、内視鏡６が延びる方向である内視鏡座標系のＹｃ方向に沿って移動する。
　ここで、本願発明者は、モニタ２４を視認する操作者の目線の方向が変化することに起因して、操作者による操作部１２０の操作方向が変化することを見出した。たとえば、モニタ２４が斜め下方に傾斜している場合において、操作者が内視鏡座標系のＹｃ方向に沿って手術器具４を並進移動させようとしたとする。この際、操作者がＨＣ座標系のＹｂ方向ではなく、図１６に示される並進ベクトルｕｈのように、Ｙｂ方向に交差する斜め下方に操作部１２０を移動させてしまうことが見出された。このため、操作者の意図とは異なる方向に手術器具４が並進移動されてしまう。なお、図１６のｕｈは、ＨＣ座標系から見た操作部１２０が移動される方向を表す並進ベクトルである。
　そこで、本実施形態では、制御装置１３０は、角度センサ２９ａに検出された傾きに基づいて、手術器具４の並進移動を補正する。手術器具４は、たとえば、先端に鉗子４ｂが配置されているインストゥルメントである。具体的には、制御装置１３０は、手術器具４に対する並進移動の操作が受け付けられた場合、角度センサ２９ａに検出された傾きに基づいて、内視鏡６が延びる方向に沿って手術器具４が並進移動するように、手術器具４の並進移動の方向を補正する。すなわち、制御装置１３０は、操作部１２０の並進ベクトルｕｈが斜め上方に向いている場合でも、内視鏡座標系のＹｃ方向に沿うように並進ベクトルｕｆを補正する。なお、ｕｆは、ロボット基準座標系から見た鉗子４ｂの移動方向を表す並進ベクトルである。
　モニタ２４が水平面に沿って配置されている場合において、制御装置１３０は、手術器具４に対して、操作者から見た前後方向に沿った並進移動の操作が受け付けられた場合、手術器具４の並進移動の方向は補正されない。すなわち、制御装置１３０は、モニタ２４が水平面に沿って配置されている場合において、ＨＣ座標系のＹｂ方向に沿った並進移動の操作が受け付けられた場合、内視鏡座標系のＹｃ方向に沿って手術器具４が並進移動するように、手術器具４を並進移動させる。
　本実施形態では、下記の式（１）に示すように、制御装置１３０は、手術器具４に対する並進移動の操作が受け付けられた場合、内視鏡６の座標系に基づく内視鏡６の姿勢を表す姿勢項と、角度センサ２９ａに検出された傾きに基づいて姿勢項を補正する補正項と、に基づいて、手術器具４の並進移動の方向を補正する。具体的には、制御装置１３０は、手術器具４に対する並進移動の操作が受け付けられた場合、操作部１２０の座標系に基づく手術器具４の並進ベクトルｕｈに、内視鏡６の座標系に基づく内視鏡６の姿勢行列Ｈｃａｍと、角度センサ２９ａに検出された傾きに基づく姿勢補正行列Ｒｘと、を乗算することより、手術器具４の並進ベクトルｕｆを補正する。
　ｕｆ＝Ｈｃａｍ・Ｒｘ・ｕｈ　　　・・・・（１）
　Ｈｃａｍは、ロボット基準座標系から見たカメラ座標系の姿勢行列である。Ｒｘは、モニタ２４のＤ１軸線周りの回動角度θに応じた姿勢補正行列である。Ｒｘは、回動角度θに応じて変更される。また、Ｒｘは、モニタ２４の水平面に対する傾きに対応する。すなわち、制御装置１３０は、角度センサ２９ａに検出されたＤ１軸線周りの回動角度θに基づいて、手術器具４の並進移動を補正する。
　本実施形態では、制御装置１３０は、遠隔操作装置２によって手術器具４に対する操作が受け付けられる手術中に、角度センサ２９ａに検出された傾きに基づいて、手術器具４の並進移動を補正する。具体的には、制御装置１３０は、手術器具４を移動させる動作であるフォローイングが行われている最中に、角度センサ２９ａに検出された傾きに基づいて、手術器具４の並進移動を補正する。また、手術中に、操作者がスイッチ部２９ｂを押下することにより、モニタ２４の水平面に対する傾斜角度の変更がされた場合、変更後のモニタ２４の傾斜角度に対応するように、上記の式（１）のＲｘが変更される。そして、変更後のＲｘに基づいて、手術器具４の並進移動が補正される。
　（操作量の算出方法）
　操作者による操作が受け付けられた場合の、操作部１２０の入力値の算出方法について説明する。図１８に示すように、操作者による操作が操作部１２０により受け付けられる。これにより、操作部１２０のＡ１軸、Ａ２軸、Ａ３軸、Ａ４軸、Ａ５軸、Ａ６軸およびＡ７軸の軸値が、操作制御部１１０に入力される。制御装置１３０は、操作制御部１１０に入力された各軸値に基づいて、順運動学計算を行う。これにより、操作部１２０からの入力値として、操作部基準点ＭＰの基準姿勢からの変位と回転とを表す同次変換行列が更新される。順運動学計算とは、リンク機構の軸値から、機構上の着目した部位の変位と回転とを計算する手段のことである。制御装置１３０は、内視鏡６の視野方向に応じて操作部１２０からの入力を表す同次変換行列を変換する。この際、上記の数式（１）に基づいて、手術器具４の並進移動が補正される。得られた同次変換行列は、内視鏡６の視野内で操作部１２０の入力に対応した動きを生む、手術器具４の並進移動のための並進成分と、手術器具４の回転のための回転成分とを含む。制御装置１３０は、並進成分と回転成分とに対してスケーリングを行う。スケーリングとは、操作部１２０が受け付けた操作量と、実際に手術器具４が移動する移動量との比であるスケーリング値を、並進成分と回転成分とに乗算することである。制御装置１３０は、スケーリングされた並進成分と回転成分とに基づいて、目標となる同次変換行列を算出する。制御装置１３０は、目標となる同次変換行列に対して逆運動学計算を行う。制御装置１３０は、逆運動学計算により、ロボットアーム６０および手術器具４の目標となる各軸値を算出する。
　（手術支援システムの制御方法）
　次に、手術支援システム１００の制御方法について説明する。
　図１９に示すように、ステップＳ１において、角度センサ２９ａにより、モニタ２４の水平面に対する傾きが検出される。
　ステップＳ２において、操作部１２０により、手術器具４に対する操作が受け付けられる。
　ステップＳ３において、制御装置１３０は、検出された傾きに基づいて、上記の式（１）により、手術器具４の並進ベクトルを補正する。
　ステップＳ４において、制御装置１３０は、補正した並進ベクトルに基づいて、手術器具４を移動させる制御を行う。
　［本実施形態の効果］
　制御装置１３０は、モニタ２４の水平面に対する傾きを検出する角度センサ２９ａに検出された傾きに基づいて、手術器具４の並進移動を補正する。これにより、モニタ２４の水平面に対する傾きが変化した場合でも、制御装置１３０によって手術器具４の並進移動が補正される。このため、モニタ２４の傾きが変化した場合でも、操作者が意図する所望の方向に手術器具４を正確に並進移動させることができる。また、角度センサ２９ａに基づいて、比較的容易にモニタ２４の水平面に対する傾きを検出することができる。このため、モニタ２４の水平面に対する傾きを容易に検出しながら、モニタ２４の傾きが変化した場合でも、操作者が意図する所望の方向に手術器具４を正確に並進移動させることができる。
　制御装置１３０は、手術器具４に対する並進移動の操作が受け付けられた場合、角度センサ２９ａに検出された傾きに基づいて、内視鏡６が延びる方向に沿って手術器具４が並進移動するように、手術器具４の並進移動の方向を補正する。これにより、モニタ２４の傾きが変化した場合でも、内視鏡６が延びる方向に沿うように、手術器具４を正確に並進移動させることができる。
　制御装置１３０は、手術器具４に対する並進移動の操作が受け付けられた場合、内視鏡６の座標系に基づく内視鏡６の姿勢を表す姿勢項と、角度センサ２９ａに検出された傾きに基づいて姿勢項を補正する補正項と、に基づいて、手術器具４の並進移動の方向を補正する。これにより、内視鏡６の姿勢を表す姿勢項が、角度センサ２９ａに検出された傾きに基づく補正項により補正されるので、内視鏡６の姿勢に沿うように手術器具４を適切に並進移動させることができる。
　制御装置１３０は、手術器具４に対する並進移動の操作が受け付けられた場合、操作部１２０の座標系に基づく手術器具４の並進ベクトルｕｈに、内視鏡６の座標系に基づく内視鏡６の姿勢行列Ｈｃａｍと、角度センサ２９ａに検出された傾きに基づく姿勢補正行列Ｒｘと、を乗算することより、手術器具４の並進ベクトルｕｆを補正する。これにより、手術器具４の並進ベクトルｕｆが内視鏡６の姿勢行列Ｈｃａｍと姿勢補正行列Ｒｘとによって補正されるので、内視鏡６の姿勢に沿うように手術器具４を適切に並進移動させることができる。
　遠隔操作装置２は、モニタ２４を支持する支持アーム２５を含む。支持アーム２５は、第１リンク部分２５ａと、第２リンク部分２５ｂと、第３リンク部分２５ｃと、関節ＪＴ２１、ＪＴ２２およびＪＴ２３と、関節ＪＴ２１が回転しないように固定するブレーキＢＲＫ１と、関節ＪＴ２３が回転しないように固定するブレーキＢＲＫ２と、第１リンク部分２５ａを持ち上げるバネＳＰ１と、第２リンク部分２５ｂを持ち上げるバネＳＰ２と、第３リンク部分２５ｃを持ち上げるバネＳＰ３と、を含む。これにより、支持アーム２５に外力が加わった場合でも、関節ＪＴ２１および関節ＪＴ２３が動かないように、ブレーキＢＲＫ１およびブレーキＢＲＫ２によって固定することができる。また、バネＳＰ１、バネＳＰ２、およびバネＳＰ３によって、支持アーム２５およびモニタ２４の自重が支えられるため支持アーム２５の姿勢が維持される。
　制御装置１３０は、遠隔操作装置２によって手術器具４に対する操作が受け付けられる手術中に、角度センサ２９ａに検出された傾きに基づいて、手術器具４の並進移動を補正する。これにより、手術中にモニタ２４の傾きが変更された場合でも、操作者が意図する所望の方向に手術器具４を並進移動させることができる。
　角度センサ２９ａは、水平面に沿ったＤ１軸線周りのモニタ２４の回動角度θを検出し、制御装置１３０は、角度センサ２９ａに検出されたＤ１軸線周りの回動角度θに基づいて、手術器具４の並進移動を補正する。これにより、モニタ２４の水平面に対する傾きを、Ｄ１軸線周りのモニタ２４の回動角度θにより容易に検出することができる。
　遠隔操作装置２は、モニタ２４の水平面に対する傾斜角度の変更を許可する状態と許可しない状態とに切り替えるスイッチ部２９ｂを含む。これにより、操作者の意図しないタイミングでモニタ２４の傾きが変更されることをスイッチ部２９ｂにより抑制できる。
　［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請求の範囲によって示され、さらに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または変形例が含まれる。
　上記実施形態では、内視鏡６が延びる内視鏡座標系のＹｃ方向に沿って手術器具４が並進移動するように、手術器具４の並進移動の方向が補正される例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、内視鏡座標系のＹｃ方向以外の方向に沿って手術器具４が並進移動するように、手術器具４の並進移動の方向が補正されてもよい。
　上記実施形態では、上記の式（１）に基づいて、並進ベクトルが補正される例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、上記の式（１）以外の式に基づいて、並進ベクトルが補正されてもよい。
　本実施形態では、遠隔操作装置２によって手術器具４に対する操作が受け付けられた際に、手術器具４の並進移動が補正される例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、操作者の操作に基づいて、手術器具４の並進移動の補正が行われる状態と、手術器具４の並進移動の補正が行われない状態とが切り替えられてもよい。
　本実施形態では、制御装置１３０は、角度センサ２９ａに検出されたＤ１軸線周りのモニタ２４の回動角度θに基づいて、手術器具４の並進移動を補正する例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、図２０に示す変形例の遠隔操作装置２００のように、加速度センサ２０１を配置してもよい。加速度センサ２０１は、遠隔操作装置２００の第３リンク部分２５ｃのＹａ１方向の端部側のモニタ２４に配置されている。加速度センサ２０１は、モニタ２４の少なくとも水平面に対する傾きを検出する。具体的には、加速度センサ２０１は、水平面に沿ったＤ１軸線周り、Ｄ１軸線に直交し水平面に沿ったＤ２軸線周り、および、鉛直方向に沿ったＤ３軸線周りのモニタ２４の回動角度を検出する。これにより、モニタ２４の傾きを加速度センサ２０１により容易に検出することができる。また、加速度センサ２０１により、モニタ２４の傾きの３次元的な変更を容易に検出することができる。制御装置１３０は、加速度センサ２０１に検出されたＤ１軸線、Ｄ２軸線およびＤ３軸線周りの回動角度に基づいて、手術器具４の並進移動を補正する。これにより、モニタ２４の傾きが３次元的に変更される場合でも、操作者が意図する所望の方向に手術器具４を正確に並進移動させることができる。具体的には、下記の式（２）に基づいて、手術器具４の並進移動が補正される。
　ｕｆ＝Ｈｃａｍ・Ｍｃｏｍｐ・ｕｈ　　　・・・・（２）
　Ｍｃｏｍｐは、モニタ２４のＤ１軸線、Ｄ２軸線およびＤ３軸線周りの回動角度に応じて変更される姿勢補正行列である。加速度センサ２０１は、傾き検出センサの一例である。Ｄ２軸線およびＤ３軸線は、それぞれ、第２軸線および第３軸線の一例である。
　本実施形態では、スイッチ部２９ｂによって、モニタ２４の水平面に対する傾斜角度の変更を許可する状態と許可しない状態とが切り替えられる例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、スイッチ部２９ｂが設けられずに、操作者によってモニタ２４の傾斜角度が自由に変更されてもよい。
　上記実施形態では、ロボットアーム６０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、ロボットアーム６０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。
　上記実施形態では、アーム部６１およびポジショナ４０が７軸多関節ロボットから構成されている例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、アーム部６１およびポジショナ４０が７軸多関節ロボット以外の軸構成の多関節ロボットなどから構成されていてもよい。７軸多関節ロボット以外の軸構成とは、例えば、６軸や８軸である。
　上記実施形態では、手術支援ロボット１が、医療用台車３と、ポジショナ４０と、アームベース５０とを備えている例を示したが、本開示はこれに限らない。たとえば、医療用台車３と、ポジショナ４０と、アームベース５０とは必ずしも必要なく、手術支援ロボット１が、ロボットアーム６０だけで構成されてもよい。
　本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）、従来の回路、および／または、それらの組み合わせ、を含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットはハードウェアとソフトウェアの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェアおよび／またはプロセッサの構成に使用される。
　［態様］
　上記した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
（項目１）
　先端に内視鏡が取り付けられる第１ロボットアームと、先端に前記内視鏡以外の手術器具である所定の手術器具が取り付けられる第２ロボットアームと、を含む手術装置と、
　前記所定の手術器具または前記内視鏡に対する操作を受け付ける操作部を含む操作装置と、
　受け付けられた操作に基づいて前記所定の手術器具または前記内視鏡を移動させる制御を行う制御装置と、を備え、
　前記操作装置は、
　前記内視鏡により撮影された画像が表示され、水平面に対して傾斜するように回動する表示部と、
　前記表示部の水平面に対する傾きを検出する傾き検出センサと、を含み、
　前記制御装置は、前記傾き検出センサに検出された傾きに基づいて、前記所定の手術器具の並進移動を補正する、手術支援システム。
（項目２）
　前記制御装置は、前記所定の手術器具に対する並進移動の操作が受け付けられた場合、前記内視鏡の座標系に基づく前記内視鏡の姿勢を表す姿勢項と、前記傾き検出センサに検出された傾きに基づいて前記姿勢項を補正する補正項と、に基づいて、前記所定の手術器具の並進移動の方向を補正する、項目１に記載の手術支援システム。
（項目３）
　前記制御装置は、前記所定の手術器具に対する並進移動の操作が受け付けられた場合、前記操作部の座標系に基づく前記所定の手術器具の並進ベクトルに、前記内視鏡の座標系に基づく前記内視鏡の姿勢行列と、前記傾き検出センサに検出された傾きに基づく姿勢補正行列と、を乗算することより、前記所定の手術器具の並進移動ベクトルを補正する、項目２に記載の手術支援システム。
（項目４）
　前記操作装置は、前記表示部を支持する支持アームを含み、
　前記支持アームは、
　　複数のリンク部分と、
　　前記複数のリンク部分同士を接続する複数の関節と、
　　前記複数の関節のうちの少なくとも一つの関節が回転しないように固定するブレーキと、を含む、項目１から項目３までのいずれか１項に記載の手術支援システム。
（項目５）
　前記操作装置は、前記表示部を支持する支持アームを含み、
　前記支持アームは、
　　複数のリンク部分と、
　　前記複数のリンク部分同士を接続する関節と、
　　前記複数のリンク部分のうちの少なくとも１つのリンク部分を持ち上げるバネと、を含む、項目１から項目４までのいずれか１項に記載の手術支援システム。
（項目６）
　前記制御装置は、前記操作装置によって前記所定の手術器具に対する操作が受け付けられる手術中に、前記傾き検出センサに検出された傾きに基づいて、前記所定の手術器具の並進移動を補正する、項目１から項目５までのいずれか１項に記載の手術支援システム。
（項目７）
　前記傾き検出センサは、水平面に沿った第１軸線周りの前記表示部の回動角度を検出し、
　前記制御装置は、前記傾き検出センサに検出された前記第１軸線周りの回動角度に基づいて、前記所定の手術器具の並進移動を補正する、項目１から項目６までのいずれか１項に記載の手術支援システム。
（項目８）
　前記傾き検出センサは、水平面に沿った第１軸線周り、前記第１軸線に直交し水平面に沿った第２軸線周り、および、鉛直方向に沿った第３軸線周りの前記表示部の回動角度を検出し、
　前記制御装置は、前記傾き検出センサに検出された前記第１軸線、前記第２軸線および前記第３軸線周りの回動角度に基づいて、前記所定の手術器具の並進移動を補正する、項目１から項目６までのいずれか１項に記載の手術支援システム。
（項目９）
　前記操作装置は、前記表示部を保持する保持部を含み、
　前記表示部は、前記保持部に対して水平面に沿った第１軸線周りに回動し、
　前記傾き検出センサは、前記表示部の前記第１軸線周り回転角度を検出する角度センサを含む、項目１から項目８までのいずれか１項に記載の手術支援システム。
（項目１０）
　前記傾き検出センサは、前記表示部の少なくとも水平面に対する傾きを検出する加速度センサを含む、項目１から項目８までのいずれか１項に記載の手術支援システム。
（項目１１）
　前記操作装置は、前記表示部の水平面に対する傾斜角度の変更を許可する状態と許可しない状態とに切り替えるスイッチ部をさらに含む、項目１から項目１０までのいずれか１項に記載の手術支援システム。
（項目１２）
　先端に内視鏡が取り付けられる第１ロボットアームと、先端に前記内視鏡以外の手術器具である所定の手術器具が取り付けられる第２ロボットアームと、を含む手術装置と、
　前記所定の手術器具または前記内視鏡に対する操作を受け付ける操作部を含む操作装置と、受け付けられた操作に基づいて前記所定の手術器具または前記内視鏡を移動させる制御を行う制御装置と、を備える手術支援システムの制御方法であって、
　前記内視鏡により撮影された画像が表示され、水平面に対して傾斜するように回動する表示部の水平面に対する傾きを傾き検出センサにより検出することと、
　検出された傾きに基づいて、前記所定の手術器具の並進移動を補正することと、を備える、手術支援システムの制御方法。
 

Claims (12)

  1. 　先端に内視鏡が取り付けられる第１ロボットアームと、先端に前記内視鏡以外の手術器具である所定の手術器具が取り付けられる第２ロボットアームと、を含む手術装置と、
    　前記所定の手術器具または前記内視鏡に対する操作を受け付ける操作部を含む操作装置と、
    　受け付けられた操作に基づいて前記所定の手術器具または前記内視鏡を移動させる制御を行う制御装置と、を備え、
    　前記操作装置は、
    　前記内視鏡により撮影された画像が表示され、水平面に対して傾斜するように回動する表示部と、
    　前記表示部の水平面に対する傾きを検出する傾き検出センサと、を含み、
    　前記制御装置は、前記傾き検出センサに検出された傾きに基づいて、前記所定の手術器具の並進移動を補正する、手術支援システム。
  2. 　前記制御装置は、前記所定の手術器具に対する並進移動の操作が受け付けられた場合、前記内視鏡の座標系に基づく前記内視鏡の姿勢を表す姿勢項と、前記傾き検出センサに検出された傾きに基づいて前記姿勢項を補正する補正項と、に基づいて、前記所定の手術器具の並進移動の方向を補正する、請求項１に記載の手術支援システム。
  3. 　前記制御装置は、前記所定の手術器具に対する並進移動の操作が受け付けられた場合、前記操作部の座標系に基づく前記所定の手術器具の並進ベクトルに、前記内視鏡の座標系に基づく前記内視鏡の姿勢行列と、前記傾き検出センサに検出された傾きに基づく姿勢補正行列と、を乗算することより、前記所定の手術器具の並進移動ベクトルを補正する、請求項２に記載の手術支援システム。
  4. 　前記操作装置は、前記表示部を支持する支持アームを含み、
    　前記支持アームは、
    　　複数のリンク部分と、
    　　前記複数のリンク部分同士を接続する複数の関節と、
    　　前記複数の関節のうちの少なくとも一つの関節が回転しないように固定するブレーキと、を含む、請求項１に記載の手術支援システム。
  5. 　前記操作装置は、前記表示部を支持する支持アームを含み、
    　前記支持アームは、
    　　複数のリンク部分と、
    　　前記複数のリンク部分同士を接続する関節と、
    　　前記複数のリンク部分のうちの少なくとも１つのリンク部分を持ち上げるバネと、を含む、請求項１に記載の手術支援システム。
  6. 　前記制御装置は、前記操作装置によって前記所定の手術器具に対する操作が受け付けられる手術中に、前記傾き検出センサに検出された傾きに基づいて、前記所定の手術器具の並進移動を補正する、請求項１に記載の手術支援システム。
  7. 　前記傾き検出センサは、水平面に沿った第１軸線周りの前記表示部の回動角度を検出し、
    　前記制御装置は、前記傾き検出センサに検出された前記第１軸線周りの回動角度に基づいて、前記所定の手術器具の並進移動を補正する、請求項１に記載の手術支援システム。
  8. 　前記傾き検出センサは、水平面に沿った第１軸線周り、前記第１軸線に直交し水平面に沿った第２軸線周り、および、鉛直方向に沿った第３軸線周りの前記表示部の回動角度を検出し、
    　前記制御装置は、前記傾き検出センサに検出された前記第１軸線、前記第２軸線および前記第３軸線周りの回動角度に基づいて、前記所定の手術器具の並進移動を補正する、請求項１に記載の手術支援システム。
  9. 　前記操作装置は、前記表示部を保持する保持部を含み、
    　前記表示部は、前記保持部に対して水平面に沿った第１軸線周りに回動し、
    　前記傾き検出センサは、前記表示部の前記第１軸線周り回転角度を検出する角度センサを含む、請求項１に記載の手術支援システム。
  10. 　前記傾き検出センサは、前記表示部の少なくとも水平面に対する傾きを検出する加速度センサを含む、請求項１に記載の手術支援システム。
  11. 　前記操作装置は、前記表示部の水平面に対する傾斜角度の変更を許可する状態と許可しない状態とに切り替えるスイッチ部をさらに含む、請求項１に記載の手術支援システム。
  12. 　先端に内視鏡が取り付けられる第１ロボットアームと、先端に前記内視鏡以外の手術器具である所定の手術器具が取り付けられる第２ロボットアームと、を含む手術装置と、
    　前記所定の手術器具または前記内視鏡に対する操作を受け付ける操作部を含む操作装置と、受け付けられた操作に基づいて前記所定の手術器具または前記内視鏡を移動させる制御を行う制御装置と、を備える手術支援システムの制御方法であって、
    　前記内視鏡により撮影された画像が表示され、水平面に対して傾斜するように回動する表示部の水平面に対する傾きを傾き検出センサにより検出することと、
    　検出された傾きに基づいて、前記所定の手術器具の並進移動を補正することと、を備える、手術支援システムの制御方法。
     
     
     
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