医疗用系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及医疗用系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]以往，作为对具有关节的从动臂进行远程操作的操作输入装置，公知有一种具有主臂的医疗用系统，该主臂具有与从动臂的关节结构相似构造的关节结构(例如，参照专利文献I和2)。根据这样的系统，因为能够使与主臂的动作对应的动作在从动臂中再现，所以操作者能够一边根据主臂的形状和动作直接地识别从动臂的形状和动作，一边直观地操作从动臂。
[0003]另一方面，公知有一种医疗用系统，该医疗用系统具有单一的从动臂以及安装于该臂的多个种类的前端处置部，能够根据使用的前端处置部的种类来更换操作部(例如，参照专利文献3)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特许第3583777号公报
[0007]专利文献2:日本特许第4608601号公报
[0008]专利文献3:日本特开2001-87281号公报
【发明内容】
[0009]发明要解决的课题
[0010]在从动臂的前端设置有钳子、剪刀、钩型电极等前端处置部，在实际的手术中，经常更换使用具有不同用途的前端处置部的多个种类的从动臂。并且，不限于前端处置部的种类，也期望使用关节结构不同、即动作范围和动作自由度不同的多个种类的从动臂。但是，在专利文献I和2中，没有设想更换从动臂的情况，主臂的关节结构与从动臂的关节结构具有一一对应的关系。因此，存在如下问题:不能使多个种类的从动臂与需要的用途对应。
[0011]在专利文献3中，存在如下问题:虽然能够更换使用多个种类的前端处置部，但由于需要按照前端处置部的种类的数量来准备操作部，所以装置会变得昂贵，并且，由于每次更换前端处置部时，也必须更换操作部，所以需要劳力和时间。并且，在专利文献3中，只不过是使前端处置部的形状与主侧的把手部的形状对应，没有设想使用关节结构不同的从动臂的情况。
[0012]本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供医疗用系统及其控制方法，不需要针对每个从动臂的专用的主臂，也能够直观地对具有任意的关节结构的从动臂进行操作。
[0013]用于解决课题的手段
[0014]为了达成上述目的，本发明提供以下的手段。
[0015]本发明的第一方式是一种医疗用系统，该医疗用系统具有:具有关节的第一从动臂；主臂，其被操作者操作，具有与该第一从动臂相似构造的关节结构；具有关节的第二从动臂；操作对象切换部，其使所述主臂的操作对象在所述第一从动臂与所述第二从动臂之间切换；以及控制部，其根据在所述主臂中进行的操作来对所述第一从动臂和所述第二从动臂进行控制，该控制部根据由所述操作对象切换部选择的所述从动臂的关节结构来对第一控制模式和第二控制模式进行切换，其中，在该第一控制模式中，根据所述主臂的各关节的旋转量来对所述第一从动臂的各关节的旋转动作进行控制，使得所述第一从动臂相对于所述主臂成为相似形状，在该第二控制模式中，根据所述主臂的规定的部位的动作来对所述第二从动臂的各关节的旋转动作进行控制，使得所述第二从动臂的规定的部位追随所述主臂的所述规定的部位的动作。
[0016]根据本发明的第一方式，在第一控制模式中，因为控制部使与主臂对应的动作再现于第一从动臂，所以手术者能够使用主臂来直观地操作第一从动臂。另一方面，在第二控制模式中，因为控制部使主臂的规定的部位的动作再现于第二从动臂的规定的部位，所以手术者能够使用主臂来直观地操作任意关节结构的第二从动臂。
[0017]这样，通过根据作为主臂的操作对象的从动臂的关节结构来对第一控制模式和第二控制模式进行切换，能够以同一主臂与相似构造和非相似构造的任意的从动臂对应，能够不需要针对每个从动臂专用的主臂。
[0018]在上述第一方式中，可以是:当从所述第一控制模式向所述第二控制模式转移时，在该第二控制模式之前，所述控制部执行恢复流程，使得所述第二从动臂和所述主臂的所述规定的部位彼此的位置和姿势互相对应，其中，在该恢复流程中，使这些臂中的至少一方进行动作。
[0019]由此，由于在第二从动臂和主臂的规定的部位彼此的位置和姿势一致的状态下开始第二控制模式，所以能够平稳地开始第二从动臂的操作。
[0020]在上述第一方式中，可以是:在从所述第二控制模式向所述第一控制模式转移时，在该第一控制模式之前，所述控制部执行恢复流程，使得所述主臂和所述第一从动臂的各关节的位移量互相对应，其中，在该恢复流程中，使这些臂中的至少一方进行动作。
[0021]由此，由于在第一从动臂和主臂的整体位置和姿势一致的状态下开始第一控制模式，所以能够平稳地开始第一从动臂的操作。
[0022]在上述第一方式中，可以是:在第二控制模式中，所述控制部根据所述主臂的前端的移动量来对所述第二从动臂的各关节的旋转动作进行控制，使得所述第二从动臂的前端追随所述主臂的前端的移动。
[0023]由此，能够使用主臂高精度地对第二从动臂的前端进行操作。
[0024]在上述第一方式中，可以是:在所述第二控制模式中，所述控制部根据所述主臂的前端的移动量来进行所述第二从动臂的逆运动学的计算，并且选择所得到的多个解中的使所述第二从动臂的形状与所述主臂的形状最近似的解。
[0025]由此，能够根据主臂来识别第二从动臂的粗略的形状。
[0026]在上述第一方式中，可以是:在所述第二控制模式中，所述控制部选择使所述主臂的各关节的位移量与所述第二从动臂的各关节的位移量之间的差异的总和最小的解。
[0027]并且，在上述发明中，可以是:在假定了由经过所述第二从动臂和所述主臂各自的根部的中心轴并在该中心轴上互相垂直的两个平面分割而成的4个空间的情况下，所述控制部选择使所述第二从动臂位于与所述主臂所处的空间对应的空间的解。
[0028]由此，能够通过简单的计算来选定使第二从动臂的形状和姿势与主臂的形状和姿势近似的解。
[0029]在上述第一方式中，可以是:在所述第二控制模式中，所述控制部根据所述主臂的各关节的旋转量来对所述第二从动臂的关节中的在所述主臂上存在对应关节的关节的旋转动作进行控制。
[0030]由此，在主臂和第二从动臂的关节的数量不同的情况下，能够使对应的关节彼此与在第一控制模式中同样地进行动作。
[0031]在上述第一方式中，可以是:所述控制部对所述第二从动臂和所述主臂所具有的关节中的不存在对应关节的关节的动作进行限制。
[0032]由此，能够防止不作为控制对象的关节不必要地进行动作。
[0033]在上述第一方式中，可以是:在所述第二控制模式中，所述控制部使该第二从动臂进退，使得将所述第二从动臂的前端部分按照与所述主臂的前端部分的位置和姿势对应的位置和姿势配置。
[0034]由此，即使在主臂和第二从动臂的关节间距离不同的情况下，也能够使第二从动臂的前端高精确地追随主臂的前端的动作。
[0035]在上述第一方式中，可以是:在所述第二控制模式中，所述控制部对所述第二从动臂进行控制，使得所述第二从动臂的最前端侧的关节按照与所述主臂的最前端侧的关节的位置和姿势对应的位置和姿势配置。
[0036]由此，即使在主臂和第二从动臂的关节间距离不同的情况下，也能够使第二从动臂的前端高精确地追随主臂的前端的动作。
[0037]本发明的第二方式是一种医疗用系统的控制方法，该医疗用系统具备分别具有关节的多个从动臂以及被操作者操作的主臂，其中，该医疗用系统的控制方法从所述多个从动臂中择一地选择所述主臂的操作对象，根据所选择的所述从动臂和所述主臂分别具有的关节结构是否是互相相似构造来对第一控制模式和第二控制模式进行切换，其中，在该第一控制模式中，根据所述主臂的各关节的旋转量来对所述从动臂的各关节的旋转动作进行控制，使得所述从动臂相对于所述主臂成为相似形状，在该第二控制模式中，根据所述主臂的规定的部位的动作来对所述从动臂的各关节的旋转动作进行控制，使得所述从动臂的规定的部位追随所述主臂的所述规定的部位的动作。
[0038]在上述第二方式中，可以是:在从所述第一控制模式向所述第二控制模式转移时，在该第二控制模式之前执行恢复流程，使得所述第二从动臂和所述主臂的所述规定的部位彼此的位置和姿势互相对应，其中，在该恢复流程中，使这些臂中的至少一方进行动作。
[0039]在上述第二方式中，可以是:在从所述第二控制模式向所述第一控制模式转移时，在该第一控制模式之前执行恢复流程，使得所述第一从动臂和所述主臂的各关节的位移量互相对