一优选实施方式的手术支持系统I的组件，该优选实施方式的手术支持系统2包括摄像机(图像采集单元检测单元)91作为内窥镜31和内窥镜位置检测单元74的替代。手术支持系统2可连接到传统内窥镜92。也就是说，不包括内窥镜的手术支持系统2可与传统内窥镜92相结合进行使用。
[0131]如图10中所示，摄像机91可悬于手术室的屋顶C。摄像机91被安装成，使得该过程期间的内窥镜92进入视场R2。在摄像机91中安装检测电路(未示出)。检测电路具有计算装置或存储器。当从操作单元41或输入单元78输入与手术支持系统2连接的内窥镜92的长度、内窥镜92中的视场R2的配置等时，长度、配置等被存储在存储器中。
[0132]检测电路可通过已知图像处理用摄像机91获取的图像检测内窥镜92的远端部分的位置和方向。摄像机91连接到图9中示出的控制设备70的总线71，检测到的内窥镜92的远端部分的位置和方向可被输出到控制设备70。
[0133]内窥镜92可使用已知的传统构造。内窥镜92包括例如具有LED等照明单元92a和具有CCD等的图像采集元件92b。例如，在该过程期间，内窥镜92被固定于手术台12或者被助手保持。
[0134]图像采集元件92b获取的图像经由可与控制设备70的总线71连接的线缆92c输出到图像处理单元77，在显示单元42上显示图像。
[0135]作为检测内窥镜92的远端部分的位置和方向的方法示例，已知以下方法。也就是说，如图10中所示，沿着内窥镜92的整个周长安装多个标记92d。相邻标记92d彼此分隔的距离被之前存储在检测电路中。当通过图像处理方法检测多个标记92d的位置时，检测到内窥镜92的远端部分的位置和方向。
[0136]根据具有上述构造的优选实施方式的手术支持系统2，由于具有冗余关系的关节21和24的切换是由机械手控制单元76自动执行的，因此可减少该过程期间带给操作人员O的负担。
[0137]由于手术支持系统2不包括内窥镜并且可连接到传统内窥镜92，因此可有效地利用传统内窥镜92并且可抑制手术支持系统2的制造成本。当提供操作人员O或助手熟悉的内窥镜时，手术支持系统2可连接到内窥镜并进行使用。即使以此方式，可提高操作人员O或助手的操作性能。
[0138]在优选实施方式中，摄像机91悬于屋顶C。然而，摄像机91的配置不限于此，例如，摄像机可固定于手术台12或者助手可保持摄像机91。
[0139](第三优选实施方式)
[0140]接下来，在将参照图11至图13描述本发明的第三优选实施方式时，用相同的参考标号指明与上述优选实施方式相同的组件并且将省略详细描述而只描述不同点。
[0141]如图11中所示，相对于第一优选实施方式的手术支持系统I的组件，该优选实施方式的手术支持系统3包括控制设备100作为内窥镜31和控制设备70的替代。
[0142]手术支持系统3可连接到传统内窥镜92，像第二优选实施方式的手术支持系统2一样。
[0143]相对于第一优选实施方式的控制设备70的组件，控制设备100包括距离计算单元(位置关系计算单元)101作为治疗工具位置检测单元73、内窥镜位置检测单元74和距离计算单元75的替代。
[0144]距离计算单元101可使用已知的图像处理方法，用通过拍摄手术钳30形成且由内窥镜92获取的图像，计算手术钳30的远端部分和内窥镜92的远端部分之间的距离作为切换距离(切换位置关系)。在上述优选实施方式的手术支持系统I和2中，检测内窥镜的位置和手术钳30的位置以计算切换距离。另一方面，优选实施方式的距离计算单元101用上述图像直接计算切换距离。
[0145]在用于计算切换距离的图像处理方法不特别限于已知方法时，可使用下面的方法。
[0146]图12和图13示出通过拍摄手术钳30得到的图像PlO和P20。图像PlO是通过将手术钳30的远端部分设置在相对靠近内窥镜92的远端部分的位置处获取的，图像P20是通过将手术钳30的远端部分设置在相对远离内窥镜92的远端部分的位置处获取的。这些图像PlO和P20被显示为多个像素P以格子形状位于参考平面上的配置，如各附图中局部放大的。
[0147]手术钳30在图像中被拍摄得小，达到通过将手术钳30设置在远离内窥镜92的位置而获取的图像水平。
[0148]距离计算单元101通过已知的图像处理方法，识别图像PlO和P20中的每个中形成为杆形的手术钳30的径向方向D。可在手术钳30的外表面上安装代表方向的标记，使得距离计算单元101可容易地识别图像PlO和P20中的手术钳30的径向方向D。
[0149]距离计算单元101计算图像PlO和P20中的代表径向方向D和治疗单元30的外径的像素Pl的数量。在图12的示例中，像素Pl的数量是6，或者在图13的示例中，像素Pl的数量是3。
[0150]另外，代表像素Pl的数量和切换距离的对应关系的表被之前存储在距离计算单元101的存储器中。距离计算单元101基于该表计算切换距离。
[0151]根据具有上述构造的优选实施方式的手术支持系统3，可自动地执行具有冗余关系的关节21和24的切换。
[0152]当切换距离相对小并且将手术钳30和内窥镜92靠近设置时，由于关节21至27被控制成并不多余地操作，因此防止手术钳30接触内窥镜92。另外，当切换距离相对大并且将手术钳30和内窥镜92彼此远离地设置时，即使从机械手IlA大规模地操作时，也不存在问题。
[0153](第四优选实施方式)
[0154]接下来，在将参照图14至图16描述本发明的第四优选实施方式时，用相同的参考标号指明与上述优选实施方式相同的组件并且将省略详细描述而只描述不同点。
[0155]如图14中所示，相对于第一优选实施方式的手术支持系统I的组件，该优选实施方式的手术支持系统4包括控制设备110作为内窥镜31和控制设备70的替代。
[0156]如图14和图15中所示，被构造成测量距离的已知内窥镜120可连接到手术支持系统4。也就是说，在优选实施方式中，内窥镜120用作距离计算单元(位置关系计算单元)O
[0157]内窥镜120包括具有安装在其远端部分的LED等的照明单元120a和诸如CXD等一对图像采集元件120b和120c。
[0158]图像采集元件120b可获取通过在方向El上拍摄目标组织Q3而得到的第一图像P30(参见图16)。同时，图像采集元件120c可获取通过在方向E2上拍摄目标组织Q3而得到的第二图像P40(参见图16)。这两个方向El和E2互不相同并且彼此倾斜。也就是说，当同时获取第一图像P30和第二图像P40时，例如，用右眼看显示在显示单元42上的第一图像P30并且用左眼看第二图像P40，操作人员O可在显示单元42上三维观察目标组织Q3。
[0159]另外，在内窥镜120中安装检测电路(未示出)。检测电路具有计算装置或存储器。检测电路可通过已知的图像处理方法，基于通过图像采集元件120b和120c获取的第一图像P30和第二图像P40，计算目标组织Q3和内窥镜120的远端部分之间的距离作为切换距离(切换位置关系)L2。也就是说，在优选实施方式中，基于第一图像P30和第二图像P40之间的视差，计算切换距离L2。
[0160]另外，相对于第一优选实施方式的控制设备70的组件，控制设备110不包括治疗工具位置检测单元73、内窥镜位置检测单元74和距离计算单元75。
[0161]根据具有上述构造的优选实施方式的手术支持系统4，可自动地执行具有冗余关系的关节21和24的切换。
[0162]当切换距离1^2相对小并且将目标组织Q3和内窥镜120靠近设置时，由于关节21至27被控制成并不多余地操作，因此防止内窥镜120接触目标组织Q3。另外，当切换距离1^2相对大并且将目标组织Q3和内窥镜120彼此远离地设置时，即使从机械手IlB大规模地操作时，也不存在问题。
[0163]另外，在优选实施方式中，基于第一图像P30和第二图像P40之间的视差，计算目标组织Q3和内窥镜120的远端部分之间的距离作为切换距离L2。然而，切换距离L2的计算方法不限于此。例如，可使用超声波、激光束等的到达时间或波长的变化，计算切换距离
L2O
[0164]上文中，虽然已经参照附图描述了本发明的第一优选实施方式至第四优选实施方式，但具体构造不限于这些优选实施方式，而是可在不脱离本发明的范围的情况下包括构造的变化。另外，无须说，可合适地组合使用优选实施方式中示出的构造。
[0165]例如，在第一优选实施方式至第四优选实施方式中，治疗单元是手术钳30 O作为治疗单元，除此之外，可合适地选择使用勒除器、注射器、高频治疗工具等。
[0166]另外，在具有七个关节21至27的从机械手11中，运动轴是旋转轴的关节22和24具有冗余关系。然而，从机械手可具有八个关节或更多个关节，八个或更多个关节之中的除了六个关节外的关节可具有冗余关系。在这种情况下，当自动地选择固定具有冗余关系的多个关节中的一个或多个时，表现出与优选实施方式相同的效果。另外，运动轴是线性移动轴的两个或更多个关节可具有冗余关系。从机械手可具有六个或更少的关节并且这些关节中的两个或更多个可具有冗余关系。
[0167]从机械手11可包括具有冗余关系