医疗用控制装置的制作方法

专利名称：医疗用控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对用于使医疗用具的弯曲部进行弯曲动作的驱动单元进 行控制的医疗用控制装置。
背景技术：
以往，内窥镜作为医疗用具被广泛利用。这种内窥镜具有细长的插 入部，手术医生通过将插入部插入到体腔内，可观察体腔内脏器等，或 者可根据需要使用插通到处置工具通道内的处置工具来进行各种治疗处 置。并且，即使在提供给工业领域的内窥镜中，作业者也能通过插入细 长的插入部，观察或检查锅炉、涡轮机、发动机、化学设备等的内部的 损伤和腐蚀等。在这种内窥镜中，在插入部的前端部基端侧设置有自由弯曲的弯曲 部。在上述内窥镜中，手术医生等使用者通过操作设置在操作部内的弯 曲操作杆等弯曲操作输入单元，来向用于使弯曲部进行弯曲动作的弯曲驱动单元指示输入上述弯曲部的弯曲方向和弯曲速度作为弯曲量。由此，上述弯曲驱动单元根据上述弯曲操作杆的弯曲量，机械地牵弓1或松弛与构成上述弯曲部的弯曲块连接的弯曲操作线，从而使上述弯曲部进行弯曲动作。这种现有的内窥镜中有电弯曲驱动方式即电动弯曲内窥镜，该内窥镜对作为弯'曲驱动单元的例如内置于内窥镜内部的马达进行电转动控制，借助该马达的驱动力牵引或松弛弯曲操作线来使上述弯曲部进行弯曲动作。例如，在日本特许2917263号公报中公幵了一种技术，该技术涉及 在电动弯曲内窥镜中具有牵引上述弯曲操作线的滑轮、并可将与该滑轮 对应的马达的扭矩设定成与内窥镜插入部的种类一致的控制单元等。并且，在日本特许2845255号公报中公开了一种技术，该技术涉及 在电动弯曲内窥镜中可使施加给弯曲部的所有操作范围的马达的负荷均 匀的内窥镜的弯曲操作装置。然而，关于上述现有的电动弯曲内窥镜，通过操作弯曲输入单元， 根据所指示输入的弯曲量来对作为弯曲驱动单元的马达进行电转动控 制，从而牵引或松弛弯曲操作线来使上述弯曲部进行弯曲动作。并且， 具有以下结构，即该弯曲部连接有多个弯曲块，在弯曲时弯曲部在弯 曲部整体范围内进行弯曲。因此，例如，在将内窥镜的插入部插入到大 肠等管腔内时，向S状结肠部的插入需要熟练的操作。发明内容本发明是鉴于上述情况而作成的，本发明的目的是提供一种可提高 针对弯曲的管腔内的医疗用具的插入部的插入性的医疗用控制装置。本发明是一种医疗用控制装置，其特征在于，该医疗用控制装置具 有医疗用具，其在被插入到被检体内的插入部的前端侧具有将多个链 接构件分别自由转动地连设的弯曲部；驱动单元，其用于使上述多个链 接构件分别转动来使上述弯曲部进行弯曲动作；指定单元，其指定上述 多个链接构件中的至少任一个链接构件，并指定该链接构件的位置和方 向；以及控制单元，其运算上述多个链接构件的各自的角度，以便在上 述医疗用具的上述弯曲部移动时，在维持由上述指定单元所指定的位置 和方向的同时，使由上述指定单元所指定的链接构件和与该链接构件连 接的另一链接构件通过上述位置，并且该控制单元根据该运算结果控制 上述驱动单元，以使上述多个链接构件转动。并且，本发明是一种医疗用控制装置，其特征在于，该医疗用控制 装置具有医疗用具，其在被插入到被检体内的插入部的前端侧具有将 多个链接构件分别自由转动地连设的弯曲部；驱动单元，其用于使上述 多个链接构件分别转动来使上述弯曲部进行弯曲动作；指定单元，其指 定上述多个链接构件中的上述插入部的最前端侧的链接构件和与上述最 前端侧的链接构件连接的链接构件之间的空间内的角度；以及控制单元，其控制上述驱动单元，以便使上述最前端侧的链接构件和与上述最前端 侧的链接构件连接的链接构件之间的空间内的角度移动成从上述前端侧 朝基端侧顺次相邻的链接构件所形成的角度，同时使上述多个链接构件 转动。


图1涉及本发明的实施例1，是使用医疗用控制装置而构成的内窥 镜装置的系统结构图。图2同上，是示出内窥镜装置的主要构成部分的电气结构的框图。 图3同上，是从插入部的前端侧透视插入部驱动机构的要部的配置图。图4同上，是示出插入部驱动机构的要部的配置图。 图5同上，是驱动机构由马达和齿轮构成的弯曲部的概略结构图。 图6同上，是示出图5所示的弯曲部的变形例1的概略结构图。 图7同上，是示出图5所示的弯曲部的变形例2的概略结构图。 图8同上，是示出马达与挠性轴的连接结构的透视图。 图9同上，是示出具有控制器、驱动部以及插入部驱动机构的主要 部的控制框图。图10同上，是示出图9所示的上述指令控制部和致动器控制块的具 体结构的框图。图11同上，是示出致动器控制块的具体结构的框图。图12同上，是示出图11的伺服控制器的框线图。图13同上，是前端部侧的链接构件处于规定的前端位置和姿势矢量 的状态的说明图。图14同上，是示出在是图13的链接构件的姿势状态的情况下所预 想的其他链接构件的状态的说明图。图15同上，是示出仅对前端部侧的链接构件进行了独立地姿势控制 后的规定的位置和姿势矢量的状态的说明图。图16同上，是示出伺服控制器的概略结构的框图。图17同上，是示出图16的控制律运算部的具体结构的框图。 图18同上，是示出图17的动态学运算部的概略结构的框图。 图19同上，是示出图18的动态学运算部的具体结构的框图。 图20同上，是示出图17的运动学运算部的概略结构的框图。 图21同上，是示出图20的运动学运算部的具体结构的框图。 图22同上，是示出伴随插入部的插入时的插入部的物理特性的说明图。图23同上，是示出在将前端侧的链接进行了固定的情况下的其他链接构件的姿势状态的说明图。图24同上，是示出用于获得最佳的关节扭矩指令值信号的系数即权函数的一例的曲线图。图25同上，是示出权函数的变形例1的特性的曲线图。 图26同上，是示出权函数的变形例2的特性的曲线图。 图27同上，是示出权函数的变形例3的特性的曲线图。 图28同上，是示出权函数的变形例4的特性的曲线图。 图29同上，是示出权函数的变形例5的特性的曲线图。 图30同上，是示出内窥镜装置1的控制器5的具体结构的框图。 图31同上，是对插入部驱动机构部的姿势控制进行说明的图，是示出对前端侧的链接构件进行了点锁定的状态的说明图。图32同上，是示出通过对前端侧的链接构件进行点锁定来使下一级链接构件具有冗余性的状态的说明图。图33同上，是示出图30的点锁定运算部的具体结构的框图。 图34同上，是示出图33的反运动学运算部的具体结构的框图。 图35同上，是说明仅对前端侧的链接构件进行了点锁定时的姿势状态的图。图36同上，是进一步说明对第4链接构件进行了点锁定时的姿势状 态的说明图。图37同上，是用于在进行2个部位的点锁定的情况下进行姿势控制 的说明图。图38同上，是示出针对各链接构件21设置有点锁定运算部的控制 器内部的结构的框图。图39同上，是示出设置有驱动轴设定单元和驱动轴识别单元的控制 律运算部的结构的框图。图40同上，是具有偏移指令输入部的伺服控制器的框线图。图41同上，是示出在将图39的驱动轴设定单元和驱动轴识别单元 与图40的偏移指令输入部进行组合而构成的情况下的伺服控制器的框 图。图42涉及本发明的实施例2,是示出针对各链接构件设置有检测由 于与肠壁接触而产生的负荷的负荷检测部的插入部驱动机构的结构的概 略结构图。图43同上，是示出图42的负荷检测部和控制律运算部36B内所包 含的动态学运算部的框图。图44同上，是示出来自负荷检测部的检测结果和决定权函数的系数 的特性的曲线图。图45同上，是示出与图44的特性不同的特性的一例的曲线图。图46示出实施例2的变形例1，是示出来自负荷检测部的检测结果 和时间的特性的曲线图。图47是示出用于实施实施例2的变形例1的主要块结构的框图。图48示出实施例2的变形例2，是示出来自用作负荷检测部的位移 传感器的检测结果和时间的特性的曲线图。图49是示出用于实施实施例2的变形例2的主要块结构的框图。图50涉及本发明的实施例3，是示出驱动机构由弯曲操作线、驱动 用滑轮以及自由滑轮构成的弯曲部的结构的上面图。图51同上，是示出设置在图50所示的弯曲部的各链接构件之间的 弯曲操作线的悬挂状态的侧面图。图52同上，是示出图50的具有驱动轴的驱动用滑轮的结构的结构图。图53同上，是示出图50的自由滑轮的结构的上面图。图54同上，是用于对在通过牵引或松弛弯曲操作线来使链接构件进行弯曲动作的情况下的问题进行说明的说明图，是示出多个链接构件在 非弯曲动作时的状态的图。图55同上，是示出在使第二级链接构件弯曲了 90度时前端侧的链 接构件由于干扰而弯曲的状态的图。图56同上，是示出来自负荷检测部的检测结果和决定权函数的系数 的特性的曲线图。图57同上，是示出利用本实施例的控制器从图55所示的状态将前端侧的链接构件进行了卯度反向校正控制的状态的图。图58涉及本发明的实施例4，是示出内窥镜装置整体结构的结构图。 图59同上，是对由控制器进行了弯曲驱动时的弯曲部的特性进行说明的说明图。图60是对由实施例4的控制器进行了刚性控制时的弯曲部的特性进 行说明的说明图。图61涉及实施例4的变形例1，是示出内窥镜装置整体结构的结构图。图62同上，是示出伺服控制器内的具体结构的框图。 图63同上，是对由控制器进行了刚性控制时的弯曲部的特性进行说 明的说明图。图64同上，是示出图62的弯曲用控制部的框线图。 图65同上，是示出图62的刚性控制用控制部的框线图。 图66涉及实施例4的变形例2，是示出变形例2的内窥镜装置整体 结构的结构图。图67同上，是对由控制器进行了刚性控制时的弯曲部的特性进行说 明的说明图。图68A同上，是用于对作用进行说明的弯曲部的原理图。 图68B同上，是示出由于伴随第1弯曲部的线的牵引的蛇管长度缩 短而使线发生松弛的状态的说明图。图68C同上，是示出由于伴随第2弯曲部的线的牵引的第2弯曲部的蛇管长度縮短而使线发生松弛的状态的说明图。图69同上，是示出控制部的框线图。图70涉及实施例5，是示出伺服控制器内所包含的运动学运算部的 框图。图71同上，是示出针对各致动器控制块所设置的伺服控制器整体结 构的框图。图72同上，是图71的控制块的框线图。图73同上，是示出图71的控制块的具体结构的框图。图74是示出实施例5的变形例1的框图。图75是示出实施例5的变形例2的框图。图76同上，是示出图75的操作量变化检测部的具体结构的框图。图77同上，是示出在图75的操作量变化检测部内设置了不灵敏区 范围设定部的结构的框图。图78涉及本发明的实施例6，是示出针对各致动器控制块所设置的 伺服控制器整体结构的框图。图79同上，是示出图78的控制块的输入输出信号的增益和频率的 特性的曲线图。图80同上，是示出图78的控制块的输入输出信号的相位和频率的 特性的曲线图。图81同上，是示出在复开平面中实轴上的极值和零点值针对虚轴被 设定为对象的状态的图。图82同上，是示出在复开平面中正负实轴上的极值和零点值针对虚 轴被设定为对象的状态的图。图83同上，是示出图78的第1控制块内所包含的滤波器部的框图。图84是示出实施例6的变形例1的框图。图85是示出实施例6的变形例2的框图。图86涉及本发明的实施例7，是示出针对各致动器控制块所设置的 伺服控制器整体结构的框图。图87示出实施例7的变形例，是示出具有用于设定移动路径的设定单元的伺服控制器整体结构的框图。图88同上，是用于对由图87的信道设定部能设定的信道进行说明 的说明图。图89同上，是示出信道设定部的输入输出信号的一例的图。图90同上，是示出由信道设定部的信道设定所使用的置换矩阵的图。图91同上，是示出由信道设定部所设定的信道设定例的图。 图92是用于对本发明的实施例4所涉及的基本移动控制进行说明的说明图。图93涉及实施例8，是用于对基于相对移动量的移动控制进行说明 的说明图。图94同上，是示出针对各致动器控制块所设置的伺服控制器整体结 构的框图。图95同上，是示出图94的相对移动量变换部的具体结构的框图。 图96示出实施例8的变形例1，是用于对基于相对移动量的另一移 动控制进行说明的说明图。图97是示出实施例8的变形例2的框图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。图1至图29是用于对本发明的实施例1中的医疗用控制装置的基本 结构进行说明的图，图1是使用医疗用控制装置而构成的内窥镜装置的 系统结构图。如图1所示，使用了本发明的医疗用控制装置的内窥镜装置1具有 作为医疗用具的电子内窥镜(以下简称为内窥镜)2，其在插入部前端部 内具有未作图示的摄像单元，并在操作部10内或弯曲部14内具有用于 使后述的插入部9的弯曲部14弯曲的驱动部10b;光源装置3，其与上 述内窥镜2自由拆装地连接，并向该内窥镜2提供照明光；视频处理器4， 其与上述内窥镜2自由拆装地连接，控制上述内窥镜2的上述摄像单元，并对从该摄像单元所获得的信号进行处理并输出标准的影像信号；控制 器5，其设置在上述视频处理器4内或者与该视频处理器4分开设置，控 制上述内窥镜2的驱动部10b，以使上述弯曲部14进行弯曲动作；监视 器6，其显示由上述视频处理器4进行信号处理而获得的内窥镜图像；作 为指定单元的操作指令部7，其与上述控制器5电连接；以及作为设定值 输入单元的设定值指令部8，其与上述控制器5电连接。另外，上述视频处理器4可与未作图示的VTRDeck (录像机走带机 构)、视频打印机、视频盘、图像文件记录装置等连接。上述内窥镜2具有细长的插入部9，其向观察对象部位插入；把 持部io，其与该插入部9的基端部连设，并具有视频开关、供气供水开 关等操作部10a;通用连接缆ll，其从该把持部10的侧面延设，并内置 有与未作图示的摄像单元连接的信号电缆、传递照明光的光导等；以及 连接器部12，其设置在该通用连接缆11的端部，并与上述光源装置3和 视频处理器4自由拆装地连接。上述插入部9构成为连设有前端部13、自由弯曲的弯曲部14以及 长尺寸的具有挠性的挠性管部15，该前端部13设置在前端，该弯曲部 14设置在该前端部13的后部(被插入到被检体内的插入部9的前端侧)， 该挠性管部15设置在该弯曲部14的后部，并由软性的管状构件形成。上述前端部13构成为内置有摄像部和未作图示的光导等，该摄像部 被装入有作为摄像单元的CCD等未作图示的固体摄像元件和用于驱动该 固体摄像元件的电路基板等，该光导传递用于对体腔内的观察对象部位 进行照明的照明光。另外，上述弯曲部14的结构在后面描述。上述控制器5通过连接线7b与上述操作指令部7电连接。该操作指 令部7构成为具有例如操纵杆7a，通过操作该操纵杆7a来输出用于使上 述弯曲部14进行弯曲动作的操作指令值信号。并且，上述控制器5通过连接线8b与设定值指令部8电连接。该设 定值指令部8是使用例如键盘8a来构成的，通过使用该键盘8a的键操 作，对控制器5进行使上述弯曲部14弯曲所需要的各种设定值的输入。下面，参照图3至图8对上述弯曲部14的结构进行说明。并且，关于上述弯曲部14，为了简单起见，作为平面动作驱动部的处理进行说明 (二维平面动作)。图3和图4是对具有配备了链接结构的驱动机构的弯曲部的插入部 前端侧的概略结构进行说明的图，图3是从插入部的前端侧透视插入部 驱动机构的要部的配置图，图4是示出插入部驱动机构的要部的配置图。 并且，图5是驱动机构由马达和齿轮构成的弯曲部的概略结构图，图6 是示出图5所示的弯曲部的变形例1的概略结构图，图7是示出图5所 示的弯曲部的变形例2的概略结构图，图8是示出马达与挠性轴的连接 结构的透视图。如图3和图4所示，弯曲部14设置在被插入到被检体内的插入部9 的前端侧。该弯曲部14具有插入部驱动机构20，该插入部驱动机构20 是通过将多个链接构件21al、 21a2、 21a3…21an (n是自然数)借助多个 关节构件21bl、 21b2、 21b3…21bn分别自由转动地连接来构成的。即， 插入部驱动机构20具有多关节的链接结构。并且，上述驱动部10b由作为驱动源的马达27 (参照图5和图8) 构成，该马达27用于使上述多个链接构件21al、 21a2、 21a3…21an分别 转动。在作为该驱动部10b的马达27设置在上述操作部10内的情况下， 如图8所示，挠性轴30经由接头30a与马达27的驱动轴27a连接。然 后，尽管未作图示，然而该挠性轴30延设在插入部9内，基端部与上述 多个链接构件21al、 21a2、 21a3…21an连接。由此，各个马达27的旋转 力经由挠性轴30被分别传递到上述多个链接构件21a。并且，在作为上述驱动部10b的马达27设置在插入部9的弯曲部 14内的情况下，如图5所示，马达27分别配设在构成上述插入部驱动机 构20的上述多个链接构件21al、 21a2、 21a3…21an内。然后，马达27 的旋转力通过与上述马达27连接的连接齿轮单元26等被分别传递到上 述多个链接构件21al、 21a2、 21a3…21an。另外，上述链接构件21a和关节构件21b的数量不限于图中所示的 结构例，还能构成为根据上述内窥镜2的目的适当增减该数量。并且，上述链接构件21al配置在前端部13的最前端侧，从而使该链接构件21al 的后端侧顺次连接链接构件21a2、 21a3…21an。并且，伴隨于此，上述 关节构件21bl、 21b2、 21b3…21bn也从前端部13侧顺次分别配置在与 链接构件21a之间。图5示出上述弯曲部14的具体结构。如图5所示，上述弯曲部14的插入部驱动机构20将作为上述驱动 部10b的马达27分别配设在上述多个链接构件21al、 21a2、 21a3…21an内。上述多个链接构件21al、 21a2、 21a3…21an借助作为上述关节构件 21bl、 21b2、 21b3…21bn的接合轴22分别自由转动地连接。上述接合轴 22是轴构件，在该接合轴22上分别安装有作为第1检测单元的电位计 23。该电位计23检测接合轴22的旋转量，并将其作为链接构件21a的 状态量检测信号经由未作图示的信号线输出到上述控制器5。并且，在上述多个链接构件21al、 21a2、 21a3…21an的各基端侧分 别固定有对上述接合轴22进行自由转动地轴支撑的齿轮24。该齿轮24 与固设在连接齿轮单元26的轴26a上的齿轮25啮合。即，该连接齿轮 单元26与针对上述链接构件21al、 21a2、 21a3…21an的各方所设置的马 达27的未作图示的驱动轴连接，该驱动轴的旋转力经由轴26a被传递到 上述齿轮25。由此，马达27的旋转力经由连接齿轮单元26的轴26a和齿轮25被 传递到齿轮24，该齿轮24能使所固定的链接构件21a朝规定方向转动。并且，图5所示的弯曲部14针对各链接构件21a具有构成插入部驱 动机构20的马达27、连接齿轮单元26、以及齿轮24、 25,因而只要进 行上述多个链接构件21al 21an内的指定的链接构件21a的马达27的旋 转控制，就能仅使上述所指定的链接构件21a进行旋转动作。另外，在本实施例中，上述弯曲部14中的驱动机构20可以按图6 所示的变形例1或者图7所示的变形例2来构成。参照图6和图7对这 种弯曲部14的变形例1和变形例2进行说明。变形例1和变形例2中的弯曲部14与图5所示的弯曲部14不同， 针对各链接构件21a不设置马达27，而在操作部10内设置有多个作为驱 动部10b的马达27。这些马达27各自的驱动轴30b分别经由接头30a与 挠性轴30连接。并且，各挠性轴30延设在插入部9内，并与各链接构 件21a、 21b、 21c…21n分别连接。然后，这些马达27的旋转力分别经 由对应的挠性轴30被传递到上述多个链接构件21a、 21b、 21c…21n。如图6所示，变形例1的弯曲部14具有与图5所示的插入部驱动机 构20大致相同的结构，然而针对各链接构件21a在所延设的挠性轴30 的前端侧设置有齿轮29。该齿轮29与连接齿轮28啮合。该连接齿轮28被内装在上述链接构 件21a内部，在该连接齿轮28的轴29a的相反侧固设有齿轮25。然后， 来自挠性轴30的旋转力经由该齿轮25被传递到齿轮24。由此，马达27的旋转力经由驱动轴30b、接头30a、挠性轴30、齿 轮29、连接齿轮28、轴29a以及齿轮25被传递到齿轮24，该齿轮24能 使所固定的链接构件21a朝规定方向转动。变形例1的弯曲部14与图5所示的弯曲部14 一样，针对各链接构 件21a具有构成插入部驱动机构20的挠性轴30、连接齿轮28、以及齿 轮24、 25，因而只要进行上述多个链接构件21al 21an内的指定的链接 构件21a的马达27的旋转控制，就能使上述所指定的链接构件21a进行 旋转动作。并且，如图7所示，变形例2的弯曲部14具有与上述变形例1的插 入部驱动机构20大致相同的结构，然而具有以下结构，即去除上述连 接齿轮28，并针对各链接构件21a将所延设的挠性轴30配设在各链接构 件21a内部。在上述挠性轴30的前端侧设置有上述齿轮25。因此，来自挠性轴 30的旋转力经由上述齿轮25而不经由连接齿轮28等连接构件被直接传 递到固定在各链接构件21a的后端侧的齿轮24。由此，与上述变形例1 一样，上述齿轮24能使所固定的链接构件21a朝规定方向转动。变形例2的弯曲部14与上述变形例1 一样针对各链接构件21a具有构成插入部驱动机构20的挠性轴30以及齿轮24、 25，因而只要进行上 述多个链接构件21al 21an内的指定的链接构件21a的马达27的旋转控 制，就能仅使上述所指定的链接构件21a进行旋转动作。下面，参照图2对配备了具有这种弯曲部14的内窥镜2的内窥镜装 置1的电气的主要结构进行说明。图2是示出内窥镜装置1的主要构成部分的电气结构的框图。如图2所示，上述内窥镜装置1具有以下部分来构成主要部，艮P: 作为操作单元和指定单元的操作指令部7，其是使用例如操纵杆7a而构 成的；作为设定值输入单元的设定值指令部8，其是使用键盘8a而构成 的；控制器5，其根据来自上述操作指令部7的操作指令值信号、由上述 设定值指令部8所设定的设定值以及来自上述电位计23等的状态量检测 信号来输出用于控制上述驱动部10b的驱动指令值信号；马达27等驱动 部10b，其根据来自上述控制器5的驱动指令值信号而分别被控制旋转； 以及插入部驱动机构20，其设置在借助该驱动部10b的旋转力被控制姿 势的弯曲部14内。上述操作指令部7是用于使用操纵杆7a来指示上述弯曲部14的弯 曲的操作单元，该操作单元把基于操作的操作指令值信号输出到上述控 制器5。并且，上述操作指令部7是指定构成上述弯曲部14的上述多个 链接构件21al 21an内的使二维的位置和方向固定的链接构件21a的指 定单元，该指定单元把基于该操作的上述操作指令值信号输出到上述控 制器5。图9示出具有上述控制器5、驱动部10b以及插入部驱动机构20的主要部的控制框图。如图9所示，上述控制器5 (参照图2)具有指令控制部5A。来自 上述操作指令部7的操作指令值信号被提供给该指令控制部5A。上述指令控制部5A根据所提供的操作指令值信号和状态量检测信 号，进行为控制设置在致动器控制块31内的驱动部10b所需要的运算处 理等。上述指令控制部5A与构成上述弯曲部14的插入部驱动机构20的针对多个链接构件21a的各方所设置的多个第1、第2…第n致动器控制块 31al 31an电连接。图10是示出图9所示的上述指令控制部5A和致动器控制块31的具 体结构的框图。如图10所示，上述指令控制部5A具有输入部I/F33，其用于输 入来自上述操作指令部7的操作指令值信号；输入部I/F34、 35，其用于 输入来自上述设定值指令部8的设定指令值；以及中央处理运算装置(例 如CPU) 32，其根据经由这些I/F 33 35所输入的各种指令值信号，控 制上述第1、第2…第n致动器控制块31al 31an内的驱动部10b。另外，上述输入部I/F 33在操纵杆7a是输出模拟操作指令值信号的 操纵杆的情况下，能输入该模拟信号。并且，上述输入部I/F 33在操作 指令部7是输出其他数字操作指令值信号的操作单元的情况下，能输入 该数字信号。并且，上述输入部I/F 34能输入为使多个链接构件21a进行连续动 作所需要的模拟设定值指令信号，上述输入部I/F 35能输入参数变更等 的数字设定指令值。上述输入部I/F 34和上述输入部I/F 35可以构成为1 个I/F。另一方面，上述致动器控制块31具有数字信号处理器(Digital Signal Processor,以下称为DSP) 36，其高速进行各种运算处理，并根据 运算结果生成驱动指令值信号并将其输出；控制指令值输出部37，其根 据来自该DSP36的驱动指令值信号(伺服指令值信号)生成操作输出值 信号(驱动信号)并将其输出；作为驱动部10b的马达27，其根据来自 该控制指令值输出部37的操作输出值信号被控制旋转；传感器38,其是 检测该马达27的旋转位置的编码器或者检测链接构件21a的旋转角度的 电位计23等第1检测单元；以及信号输入部39，其用于检测由该传感器 38所检测的位置信息即状态量检测信号并将其输出到上述DSP 36。另外，在本实施例中，作为上述驱动部10b使用了马达27，然而不 限于此，可以构成为使用其他致动器作为驱动部10b。图11是示出上述致动器控制块的具体结构的框图，图12示出图11的伺服控制器的框图。在图10所示的致动器控制块31中，上述DSP 36构成图11所示的 伺服控制器36A，该伺服控制器36A生成基于所提供的伺服指令值信号 的操作输出值信号(驱动信号)，并将其输出到上述控制指令值输出部37 即驱动器(放大器)37a。另外，上述伺服控制器36A可以构成为置换成 图10所示的CPU32。上述驱动器37a将所提供的操作输出值信号放大来使马达27旋转。 于是，利用该马达27的旋转来使图5所示的链接构件21a进行转动动作。 此时，上述传感器38生成链接构件21a的状态量检测信号，并将其输出 到上述信号输入部39即检测部(放大器)39a。上述检测部39a将所提供的状态量检测信号放大并输出到上述伺服 控制器36A。由此，伺服控制器36A在进行所提供的状态量检测信号与 伺服指令值信号的比较的同时，进行上述马达27的旋转控制。在该情况下，如图12所示，上述伺服控制器36A根据所提供的伺服 指令值信号以及由上述传感器38所获得的马达27的位移信息即状态检 测信号，使用PD控制部40来进行公知的比例/微分控制等的PD控制， 生成操作输出值信号(驱动信号)，并将其提供给马达27来进行旋转控 制。另外，在具有这种多关节的链接结构的弯曲部14的内窥镜2中，为 了以与大肠等的管腔内的形状一致的形状插入，有必要在将前端侧的链 接构件21al控制为最佳的姿势角度的同时，还与该控制联动地对与该前 端侧的链接构件21al连接的多个其他链接构件21a进行控制。参照图13 至图15对这种在本发明中使用的基本控制方法进行说明。图13至图15是对具有多关节的链接结构的弯曲部的姿势控制进行 说明的图，是与前端部13侧的链接构件21al 21a3对应的说明图，图 13是前端部13侧的链接构件21al是规定的前端位置和姿势矢量的状态 的图，图14是示出在是图13的链接构件21al的姿势状态的情况下所预 想的其他链接构件的状态的图，图15是示出仅对前端部13侧的链接构 件21al进行独立地姿势控制后的规定的位置和姿势矢量的状态的图。本实施例的控制器5的指令控制部5A在对构成上述弯曲部14的多 个链接构件21al 21an分别进行姿势控制时，进行基于后述的运动学(正 运动学和反运动学)的运算处理。另外，基于正运动学的运算处理是用于当获得了各关节(各链接构 件21a)的角度时，求出前端部的位置/姿势矢量的运算处理，基于反运 动学的运算处理意味着用于当获得了前端部的位置/姿势矢量时，求出各 关节(各链接构件21a)的角度的运算处理。上述指令控制部5A根据对后述的机器人运动学进行定量的基本式， 进行运算处理。下述示出这种对机器人运动学进行定量的基本式。后面， 为了简单起见，进行如3链接和上述那样只限二维平面的动作说明，然 而从二维平面动作置换成三维空间动作，这与公知的机器人坐标变换处 理一样能通过替换成使用DH法(Denavit—Hartenberg表示法)的处理来 进行应对。这里，设x为手指尖坐标，q为关节坐标，以及J为雅可比行列式(速 度矢量)，则可定义下述的式。另外，假定x、 q、 J表示各个矢量。 (式1)手指尖与关节的位置关系 x-p(q) …(式1)^X、另外，由于图13示出二维坐标，因而是x-、Y乂(式2)手指尖与关节的速度关系 (&/司-7'询/句 …(《2〉然后，只要解以上的式(式1、式2)和各链接约束条件的运动学(拉格朗日算符)，就能导出下述的机器人动态学(关节坐标中的扭矩t (或者^q/5t2))与动态学的关系)。 (式3)r - H(q) ■ (d2q/dt2) + h(q，(dq/dt>) …(式3)式中，H (q)表示惯性矩阵项，h表示依赖于科里奥利和姿势变化 的动态学项，g表示重力项， ^ext 表示干扰要素。在各关节(各链接构件21a，图13中的ql、 q2、 q3)和手指尖位置 (前端侧的链接构件21al的位置，ql)中，关于手指尖位置加速度和关 节加速度的动态关系，使用上述(式l) (式3)的关系和对上述(式 2)两边进行了时间微分操作后的结果，并且可通过X=J (d2q/dt2) + (dJ/dt) (dq/dt)的关系和对其右边进行矩阵分解(奇异值分解等)来 将矩阵空间分解成核空间(Kemell)和零空间(Null)。 由此，能导出下述所示的(式4)。 (式4)其中，(式4)中的标记#表示伪逆矩阵。 一般，在上述(式4)中， 左边第1项表示手指尖位置的运动，第2项表示手指尖以外的各关节的 运动。因此，在决定手指尖位置(前端侧链接构件21al的位置，ql)的 情况下，其以后的关节姿势(其他链接构件21a2 21an， ql、 q2)不是 唯一决定的。艮P，如图14所示，在指定了前端部的ql的位置的情况下，包含该 ql的由q2和q3构成的链接构件的姿势的取法也可执行在图中实线所示 的姿势以外由点线所示的姿势的取法，姿势不是唯一决定的。即，弯曲 部14的各链接构件21a具有机器人姿势的冗余性。然后，控制器5的指令控制部5A进行用于实时控制上述(式3)、(式 4)的链接运动方程式的应赋予给各链接的扭矩计算，即后述的(式7)、 (式8)的计算，而如图15所示，关于从前端部起下一级链接构件21a2、 21a3 (q2、 q3)，进行基于链接位置/姿势的运动学的运算处理，关于前端 侧的链接构件21al (ql)，根据进行独立地驱动控制的算法(被存储在未 作图示的存储器内)进行运算处理。由此，当决定了前端侧的链接构件21al的位置和姿势(方向)时， 通过进行上述运算处理，能求出与前端侧的链接构件21al连接的其他链 接构件21的角度。下面，参照图16至图21对用于进行基于上述运动学(正运动学和 反运动学)的运算处理的伺服控制器36A的具体结构和控制方法进行说明。图16至图21是用于对伺服控制器36A的具体结构和控制方法进行 说明的图，图16是示出伺服控制器36A的概略结构的框图，图17是示 出图16的控制律运算部36B的具体结构的框图，图18是示出图17的动 态学运算部43的概略结构的框图，图19是示出图18的动态学运算部43 的具体结构的框图，图20是示出图17的运动学运算部41的概略结构的 框图，图21是示出图20的运动学运算部41的具体结构的框图。如图16所示，伺服控制器36A具有控制律运算部36B，该控制律运 算部36B被提供了前端侧的链接构件21al或各链接构件21a中的包含 伺服指令值信号的设定指令值信号等指令值信息(也包含设定值信息)， 以及各链接构件21a中的状态量检测信号等位置反馈信息(以下称为位 置F/B信息)。然后，上述控制律运算部36B根据所提供的指令值信息和位置F/B 信息，在后述的运动学运算部41和动态学运算部43中进行用于获得作 为与各链接构件21a对应的驱动指令值信号的关节扭矩指令值信号的运 算处理，并输出到驱动部10b。图17示出上述控制律运算部36B的具体结构。如图17所示，上述控制律运算部36B具有运动学运算部41，其 输入前端侧的链接构件21al的前端位置坐标即指令值位置信息以及各关 节(各链接构件21a)的关节位置F/B信息，使用这些信息来进行基于运 动学的运算处理；动态学运算部43，其输入该运动学运算部41的运算结 果以及上述指令值信息和关节位置F/B信息，使用这些信息来进行动态 学运算处理，以便导出与各链接构件21a的变化量相关的动态部分；以 及控制运算部42，其输入上述指令值信息以及上述运动学运算部41和上 述动态学运算部43的各运算结果，根据这些信息对控制各链接构件21a 所需要的关节扭矩指令值信号进行运算处理。然后，上述控制律运算部36B通过把所生成的上述关节扭矩指令值 信号提供给上述致动器控制块31内的驱动部10b，来控制插入部驱动机 构(机械手)20。此时，机械手20将由上述致动器控制块31内的传感器38所检测的 状态量检测信号即各关节的关节位置F/B信息输出到上述运动学运算部 41和动态学运算部43。图18示出上述动态学运算部43的概略结构，图19示出上述动态学 运算部的具体结构。如图18所示，上述动态学运算部43输入上述运动学运算部41的运 算结果即后述的雅可比行列式(速度矢量，有时也作为J或雅可比行列 式J来说明)以及上述指令值信息和关节位置F/B信息，使用这些信息 来进行动态学运算处理，从而导出与各链接构件21a的变化量相关的动 态部分，即各链接构件21a的位置偏差、雅可比行列式J、关节位置速度 /加速度，并作为运算处理结果来输出。具体地说，如图19所示，上述动态学运算部43具有正运动学运算 部44、时间微分运算部45以及时间微分运算部46。上述正运动学运算部44根据上述关节位置F/B信息进行基于上述的 正运动学的运算处理。该运算输出结果由减法器从前端部的链接构件 21al的前端位置信息中减去，从而导出各链接构件21a的位置偏差e。上述时间微分运算部45被输入上述关节位置F/B信息和雅可比行列 式J，使用上述关节位置F/B信息和雅可比行列式J来进行时间微分运算 处理，从而生成各链接构件21a的位移量，即雅可比行列式速度3J/a和 关节位置速度3q/a。上述时间微分运算部46输入上述关节位置速度3q/a来进行时间微 分运算处理，从而生成关节位置加速度^q/a2。图20示出上述运动学运算部41的概略结构，图21示出上述运动学 运算部41的具体结构。如图20所示，上述运动学运算部41输入上述指令值信息和关节位 置F/B信息，使用这些信息进行基于运动学的运算处理，从而导出前端 侧的链接构件21al的雅可比行列式J、雅可比行列式J的伪逆矩阵J+、 以及雅可比行列式J的零空间伪逆矩阵(I一J"J)，并作为运算处理结果来 输出。具体地说，如图21所示，上述运动学运算部41具有雅可比行列式 运算部47、伪逆矩阵运算部48以及雅可比行列式零空间运算部49。上述雅可比行列式运算部47根据上述指令位置信息和位置F/B信息 进行用于获得雅可比行列式J的运算处理，并把所获得的雅可比行列式J 输出到图17所示的控制运算部42、上述伪逆矩阵运算部48以及上述雅 可比行列式零空间运算部49。另外，下述示出基于上述雅可比行列式运算部47的雅可比行列式运 算处理的(式5)。 (式5)
<formula>formula see original document page 25</formula>
上述伪逆矩阵运算部48被输入了上述雅可比行列式J，对该雅可比 行列式J进行普通逆矩阵运算处理，从而生成伪逆矩阵广，并将其输出 到图17所示的控制运算部42和上述雅可比行列式零空间运算部49。另外，下述示出基于普通逆矩阵运算处理的(式6)。 (式6) T (J^'JT1 , …(式6)其中，式中的上标T表示转置矩阵。上述雅可比行列式零空间运算部49通过对所提供的雅可比行列式J 和上述伪逆矩阵J+进行雅可比行列式零空间运算处理，来生成伪逆矩阵I 一J+J，并将其输出到上述图17所示的控制运算部42。因此，上述雅可比行列式J、雅可比行列式J的伪逆矩阵JT以及雅可 比行列式零空间伪逆矩阵(I一J+J)作为上述运动学运算部41的运算处 理结果被提供给图17所示的控制运算部42。在控制运算部42中，进行 基于上述的指令值和状态量的PD控制。下面，对在上述的图17所示的控制律运算部36B内进行的各种运算处理所需要的控制律式进行说明。使用了本发明的医疗用控制装置的内窥镜装置1具有插入部驱动机构20，该插入部驱动机构20具有多个链接构件21a和多个关节构件21b 来构成机械手。因此，上述图17所示的控制律运算部36B以机械手运动 方程式即上述(式3)和(式4)为基础，并使用基于后述的机械手控制 律的各式来进行各种运算处理，从而导出上述关节扭矩指令值信号。下述示出基于上述机械手控制律的公式。在该情况下，设关节扭矩 为T，设位置偏差为e，得到 (式7)<formula>formula see original document page 26</formula>式7)其中，KP是控制量比例增益，KD是控制量微分增益，e是根据指 令值和状态量而计算的位置偏差，(()表示用于对上述的冗余性进行加权的 控制参数，h (*， *)、 g是上述的参数。 (式8)<formula>formula see original document page 26</formula>式s)另外，KN^L是在上述控制运算部42中使用的系数。 在上述(式7)中，通过应用由图17所示的上述运动学运算部41、 上述动态学运算部43以及上述控制运算部42所求出的各种运算处理结果，可得到关节扭矩T。并且，在上述(式8)中，上述KN^L以外的值是由上述运动学运算部41求出的运算结果。另外，在将上述结构的内窥镜2的插入部9插入体腔内的情况下， 期望的是弯曲部自身具有柔软的动态学特性，以使弯曲部14不会成为刚 体。因此，插入部驱动机构20通过在前端部具有基于图22所示的弹簧 20a和挡板20b的组合的动态学特性来实现。换句话说，当借助弹簧20a和挡板20b的粘弹性作用而将图22中所 示的力F施加给插入部9的前端部13时，上述弯曲部14具有柔软特性， 即柔度特性。以下，进行对安装在控制运算部42上的控制律的说明。 首先，图22中的动态学特性的运动方程式如(式9)那样来描述。 (式9)F + D丄+ J& …(式9)根据(式9)，设机械手手指尖的指令位置为X，设施加给手指尖的 外力为F^p，其结果，当设要产生的位置为XD时，具有柔度特性的前端 的动态学特性如(式10)所示。这里，克服Fnp的等效的关节力w如(式ll)所示。 (式11)TTP - JT(q)'F …(式U)并且，为了简单起见，在前端部受约束的状态下从外部环境受到外力F时的运动方程式当仅针对前端部质量M来描述时如(式12)所示。 (式12)，.4f + /!《,子 +一 r,f,f …(式i2)于是，如上所述，机械手的运动方程式从(式13)导出(式14a) 和(式14b)。(式10),:Xd〉 + K.(X-Xd) c Fb>…(式10)(式13)<formula>formula see original document page 28</formula>(式14a)<formula>formula see original document page 28</formula>式13)<formula>formula see original document page 28</formula>(式14b) <formula>formula see original document page 28</formula>'(式14a)<formula>formula see original document page 28</formula>式"b)这里，重新进行了包含各链接的参数的机械手动态学的描述时的柔度特性如(式15)所示。 (式15)<formula>formula see original document page 28</formula>式15)当把上述(式15)代入上述(式14a)时，如(式16)所示。 (式16)<formula>formula see original document page 28</formula>式16) dt上述(式16)与式(7)相同的部分以别的形式表示。这里，为了 简单起见，导出在前端部具有弹簧特性K的扭矩指令控制式。在(式16)中，当速度小时，能省略下述所示的(式17)的右边l、 2项，因而导出(式17)，而且，设D二0， KF=I，当假定前端位移量AX =(X—Xd)较小时，AX=J (q)'Aq近似成立。其结果，导出(式18)。该式表示使在把K设定为期望的柔度特性 的情况下的各关节产生什么样的扭矩指令。 (式17)<formula>formula see original document page 29</formula>(式18)<formula>formula see original document page 29</formula>(式18)从上述可知，关于(式7)和(式16)， 一般，在(式4)中左边第 1项表示手边位置的运动，第2项表示关节的运动。因此，上述控制器5的指令控制部5A如上所述对上述(式7)和(式 8)进行实时扭矩计算，而针对与上述(式7)的2项对应的值，对与链 接构件21a的可动范围对应的加权进行运算处理，作为其结果，可以根 据对驱动部10b进行驱动控制的算法进行运算处理。艮口，把上述(式7)的2项的(1一/ J) (d2q/dt2)的算法变更为 例如图24所示的参数即权函数(|)来进行运算处理。即，上述权函数(|)在决 定各链接构件21a的角度时，进行这样的运算处理，即在各链接可动 范围极限内权重增大、并在可动范围中间位置附近权重减小。即，进行 使各链接的姿势尽可能是在中间附近的姿势的权重设定，是用于排除不 合理的姿势、且在容易运动的范围内进行动作的系数。另外，例如相邻链接构件21a形成的角度被预先设定为土卯度的范 围作为容许范围。即，上述参数是用于使上述相邻链接构件21a形成的 角度不为锐角的参数。由此，上述插入部驱动机构20的各链接构件21a容易运动且能进行 顺利的姿势控制。另夕卜，上述权函数(()可以使用后述的图25至图29中的任一曲线图所 示的权函数。这些图25至图29的纵轴表示(式8)中的Knu!x，横轴表 示各链接构件21a的动作范围(各链接构件21a的被检测的角度)。并且， 正的动作限制值是90度，负的动作限制值是一90度。图25是示出权函数小的变形例1的特性的曲线图。如图25所示，上述权函数々是一次函数，是通过按下述所示进行与各链接构件21a的位置 变化对应的运算处理而得到的权函数。 (式19)<formula>formula see original document page 30</formula>式19)另外，在该情况下，a是负定值，qi是各链接位置，qi—org是链接原 点位置。并且，图26是示出权函数(j)的变形例2的特性的曲线图。如图26所 示，上述权函数(l)是二次函数，是通过按下述所示进行与各链接构件21a 的位置变化对应的运算处理而得到的权函数。 (式20)<formula>formula see original document page 30</formula>式20)另外，在该情况下，ct是负定值。并且，图27是示出权函数(j)的变形例3的特性的曲线图。如图27所 示，上述权函数(l)是通过按下述所示对与各链接构件21的位置变化对应 的偏微分进行运算处理而得到的权函数。 (式21)<formula>formula see original document page 30</formula>
其中 <formula>formula see original document page 30</formula>式21)另夕卜，在该情况下，oc是负定值，qi是各链接位置，qi—org是链接原 点位置，qUnax是链接上限角度值，qi—min是链接下限角度值。并且，图28是示出权函数())的变形例4的特性的曲线图。如图28所 示，上述权函数())根据情况与上述图27所示的权函数相反，使用尽可能 在动作限制值附近的权函数，将())的偏移值追加给后述的(式22)而新得 到小，将a设定为正定值，从而还能实现图28的权函数。另外，在该情况 下，ot是正定值。并且，图29是示出权函数())的变形例5的特性的曲线图。如图29所 示，作为上述变形例4的相同效果，上述权函数(()可以如(式22)那样使用包含图中波线部分的三角函数的绝对值。(式22)Wi b a * tan (A-q; 一。rg) …(式22)另外，在该情况下，oc是负定值。因此，通过使用上述图25至图29中的任一曲线图所示的上述权函 数(j)来进行运算处理，能排除不合理的姿势，能针对各链接构件21a取得 用于在容易运动的范围内进行动作的角度。并且，在本实施例中，还能针对机械手20的整体排除不合理的姿势， 进行用于在容易运动的范围内进行动作的加权，而不是针对各链接构件 21a进行加权。在这种情况下，上述权函数(K吏用把机械手姿势的奇异度用作评价指 标的权函数。g卩，将针对雅可比行列式J的可操作性指标M按下述所示 的(式23)来定义，可以使用该可操作性指标M来替代上述权函数(l)。 (式23)Mt VlJ'jT| …(式23)并且，当计算"JT的固有值时，得到(式24)所示的图示 (式24)…(图示)艮口，如上述(式23)和(式24)所示，当计算J'JT的固有值时， 通常，矩阵J，jT的阶数二Rank(i)，然而在奇异姿势的情况下，矩阵小 的阶数〈Rank(i)，矩阵M退化。即，通过替代上述权函数(()，而使用上 述可操作性指标M来进行运算处理，能针对机械手20的整体而不是各 链接构件21a排除不合理的姿势，能进行用于在容易运动的范围内进行 动作的加权。在该情况下，各链接构件21a不被唯一控制。如以上所示，示出了若干姿势控制中的权函数，然而还能根据情况， 使用后述的轴切换单元，选择性地进行上述权函数的组合、各链接间的 不同权重的组合。在该情况下，上述图25至图29所示的权函数、以及(式23)和(式 24)所示的使用了可操作性指标M的权函数分别能针对各表来存储。然 后，控制器5 (具体地说是CPU32)选择基于上述多个表内的任一表的 权函数，并使用所选择的权函数来进行各链接构件21的角度运算处理、 或者针对机械手整体的各链接构件21的各角度的运算处理。下面，参照图30至图38对进行上述的弯曲部14的姿势驱动控制的 控制器5的实施例1进行说明。图30至图38涉及本发明的实施例1，图30是示出内窥镜装置1的 控制器5的具体结构的框图，图31和图32是对构成弯曲部14的插入部 驱动机构20的姿势控制进行说明的图，图31示出对前端侧的链接构件 21al进行了点锁定的状态，图32示出通过对前端侧的链接构件21al进 行点锁定来使下一级链接构件具有冗余性的状态。并且，图33是示出图 30的点锁定运算部50的具体结构的框图，图34是示出图33的反运动学 运算部52的具体结构的框图，图35是说明仅对前端侧的链接构件21al 进行了点锁定时的姿势状态的图，图36是进一步说明对第4链接构件 21a4进行了点锁定时的姿势状态的图。而且，图37是用于在进行2个部 位的点锁定的情况下进行姿势控制的说明图，图38是示出针对各链接构 件21a设置有点锁定运算部的控制器内部的结构的框图。 . 本实施例中的控制器5具有进行上述的弯曲部14的姿势控制的伺服 控制器36A，在该伺服控制器36A内设置有具有上述控制律运算部36B 的运算处理功能的点锁定运算部50。上述伺服控制器36使用上述点锁定运算部50，对上述多个链接构 件21a的各自的角度进行运算处理，以便在上述弯曲部14被插入而移动 时，在维持由上述操作指令部7所指定的位置和方向的同时，使由上述 操作指令部7所指定的链接构件21al和与该链接构件21al连接的其他 链接构件22通过上述位置，并且上述伺服控制器36根据该运算结果控 制驱动部10b,以使上述多个链接构件21a转动。并且，在本实施例中，伺服控制器36在由上述点锁定运算部50进 行用于求出上述多个链接构件21a的各自的角度的运算处理时，在存储有上述图25至图29的曲线图所示的特性等的权函数的各个表内手动或 自动地选择任一表，使用基于该表的权函数来进行运算处理。参照图30、图33和图34对进行这种运算处理的点锁定运算部50, 的结构进行说明。如图30所示，上述点锁定运算部50被提供了前端侧的链接构件 21al中的包含伺服指令值信号的设定指令值信号等前端指令值信息，以 及上述链接构件21al中的状态量检测信号等位置F/B信息。然后，上述点锁定运算部50根据所提供的前端指令值信息和位置 F/B信息，利用后述的前端链接根部坐标位置计算部51和反运动学运算 部52进行用于获得作为与各链接构件21a对应的驱动指令值信号的伺服 位置指令信号(包含关节扭矩指令值信号)的运算处理。即，上述点锁定运算部50根据所提供的前端指令值信息和位置F/B 信息，对上述多个链接构件21a的各自的角度进行运算处理，以便在上 述弯曲部14被插入而移动时，在维持由上述操作指令部7所指定的位置 和方向的同时，使由上述操作指令部7所指定的链接构件21al和与该链 接构件21al连接的其他链接构件22通过上述位置，并且上述点锁定运 算部50把该运算结果作为伺服位置指令值信号输出到驱动部10b。另外，在上述点锁定运算部40的运算处理中使用的上述前端指令值 信息和上述位置F/B信息表示由作为第1检测单元的传感器38检测的上 述多个链接构件21a相互形成的角度以及该角度的变化量。由此，驱动部10b根据所提供的伺服位置指令信号分别控制所指定 的链接构件21a的转动，从而使具有上述插入部驱动机构20的弯曲部14 按照与要插入的管腔内的形状一致的形状来弯曲。图31示出仅前端侧的链接构件21a在所指示的规定的姿势状态下被点锁定的状态。在控制成这种姿势状态的情况下，如图32所示，当把前端部侧的链 接构件21al的关节构件21bl设定为点锁定Rl时，上述点锁定运算部50 通过对该点锁定R1的点锁定坐标值进行运算处理，来生成对前端侧的链 接构件21al在二维中的位置和方向进行姿势控制所需要的伺服位置指令信号。并且，如图32所示，在前端侧的链接构件21al被点锁定的姿势状 态下，由上述点锁定R1以后的多个链接构件21a2、 21a3、 21a4构成的' 链接构件20B由于上述的姿势控制而具有冗余性，如图中波线所示能变 化成不受限制的任意姿势。图33示出上述点锁定运算部50的具体结构。如图33所示，上述点 锁定运算部50具有前端链接根部坐标位置计算部51和反运动学运算部 52。上述前端链接根部坐标位置计算部51被输入链接构件21a的关节角 度信息、前端侧的链接构件21al的位置信息即前端指令值信息以及位置 F/B信息，根据这些信息计算前端侧的链接构件21al的前端链接根部坐 标位置，并把计算结果输出到反运动学运算部52。上述反运动学运算部52被输入来自上述前端链接根部坐标位置计 算部51的前端指令值信息和上述位置F/B信息，根据这些信息对上述前 端侧的链接构件21al以后的链接构件21a中的根部坐标位置进行运算处 理，生成并输出前端侧的链接构件21al以外的伺服位置指令值信号。图34示出上述反运动学运算部52的具体结构。如图34所示，上述 反运动学运算部52具有机构参数运算部53、正运动学运算部54、雅 可比行列式运算部55、增益56、矩阵运算部57、以及积分电路58。上 述机构参数运算部53根据位置F/B信息对用于将前端侧的链接构件21al 调整控制成微妙的姿势的前端链接偏移值进行运算处理并生成该值。对 该前端链接偏移值与上述前端指令值信号之间求差，并对该差值与由上 述正运动学运算部54进行了运算处理后的指令值F/B信息之间再次求 差。由此，该差值作为第2级位置指令信息被提供给上述增益56。上述 增益56将所提供的第2级位置指令信息放大，并输出到上述矩阵运算部 57。另一方面，上述雅可比行列式运算部55与图21中所说明的一样， 通过根据指令值信息进行运算处理来生成雅可比行列式J，并将其输出到 上述矩阵运算部57。上述矩阵运算部57根据所提供的第2级位置指令信息，进行用于决 定与链接构件21a的姿势状态对应的第2级以后的链接构件21a的姿势 (角度)的矩阵运算处理，利用积分电路58对所获得的运算结果实施积. 分处理，之后作为第2级以后的伺服指令值信号输出到驱动部10b。另外，上述积分电路58的输出，即第2级以后的伺服指令值信号经 由上述雅可比行列式运算部55和正运动学运算部54被反馈成前端指令 值信息和位置F/B信息之间的偏差值。这是因为考虑尽可能不发生在解 反运动学时的奇解。通常只要是反运动学就分析求解，而在发生了奇解的情况下出现不 求解的情况。因此，这里不使用反运动学，而使用通过正运动学求反运 动学的方法，从而具有根据增益56的值设定收敛速度的结构。由此，第2级以后的链接构件21a与上述前端侧的链接构件21al的 姿势控制联动地被控制成具有微妙的姿势。图35示出由实施例1的点锁定运算部50进行了姿势控制的弯曲部 14的弯曲状态。例如，当操作者使用操作指令部7来输入用于仅对前端侧的链接构 件21al进行点锁定的指示时，上述点锁定运算部50通过如上所述进行 运算处理，来生成用于根据点锁定R1的点锁定坐标值(二维中的位置和 方向)对前端侧的链接构件21al进行点锁定的伺服位置指令值信号，并 将其提供给驱动部10b来进行控制。由此，弯曲部14的前端侧的链接构件21al如图35所示根据由点锁 定R1所指示的姿势矢量(二维的位置和方向)进行点锁定。并且，此时，由上述点锁定Rl以后的多个链接构件21a2、 21a3、 21a4构成的链接构件20B，如上述图33和图34的框图所说明那样，由 上述点锁定运算部50进行与上述前端侧的链接构件21al的姿势控制联 动的具有冗余性的姿势控制，因而在例如图中箭头A方向该姿势为任意。艮口，点锁定运算部50对上述多个链接构件21a的各自的角度进行运 算处理，以便在上述弯曲部14被插入而移动时，在维持由上述操作指令 部7所指定的位置和方向的同时，使由上述操作指令部7所指定的链接构件21al和与该链接构件21al连接的其他链接构件22通过上述位置， 并且上述点锁定运算部50根据该运算结果控制驱动部10b，以使上述多 个链接构件21a转动。另外，上述点锁定运算部50在对上述多个链接构件21a的各自的角 度进行运算处理的情况下，使用基于由上述设定值指令部8所指定的权 函数表的权函数来进行运算处理。由此，排除多个链接构件21a和机械 手20的不合理的姿势，可针对上述多个链接构件21a的各方取得在容易 运动的范围内进行动作所需要的角度，并根据该运算结果控制各链接构 件21a的转动。在这种内窥镜装置l中，在将插入部9插入大肠内的情况下，手术 医生将具有弯曲部14的插入部9经由肛门插入。然后，当插入部9的前 端部14到达S状结肠部时，伺服控制器36A将前端侧的链接构件21al 点锁定在由操作指令部7所指定的二维的位置和方向。然后，手术医生将被点锁定在二维的位置和方向的前端侧的链接构 件21al沿着S状结肠部的肠壁进一步向内插入。于是，上述前端侧的链接构件21al和与该链接构件21al连接的其 他链接构件21a被控制成如下的角度，即在维持由上述操作指令部7 所指定的位置和方向的同时通过上述位置。即，弯曲部14在按照与S状 结肠部的形状一致的形状进行弯曲动作的同时被插入。另外，第2级以 后的链接构件21a2 21an如上所述进行具有冗余性的姿势控制。由此，可按照与以往插入困难的S状结肠部的形状一致的形状进行 插入，因而能容易通过S状结肠部。因此，可更容易向大肠的深部插入， 因而可提高插入性。并且，在本实施例中，不是仅对前端侧的链接构件21al进行点锁定， 还能对第2级以后的任意的链接构件21a进行点锁定。图36是示出进行了使点锁定为2部位的姿势控制的弯曲部14的弯 曲状态的图，图37是对用于指定2部位的点锁定的点锁定运算部50的 运算方法进行说明的说明图，图38是示出指定并控制多个部位的点锁定 所需要的控制器的结构的框图。如图38所示，作为用于对前端侧的链接构件21al和第2级以后的 任意的链接构件21a进行点锁定的结构，具有以下结构，g卩将上述点 锁定运算部50 (点锁定运算部50Al 50An)与多个链接构件21a对应 而设置多个，并连接成能将用于获得下一级的点锁定坐标位置的伺服指 令值信号输入到下一级的点锁定运算部50。艮P，当把与前端侧的链接构件21al对应的块设定为点锁定运算部 50A1时，与下一级链接构件21a2对应的点锁定运算部50A2将上述点锁 定运算部50A1的输出即伺服位置指令值信号作为用于运算第2点锁定位 置的输入信号来取入。之后，同样可以设置与多个链接构件21a内的要进行点锁定的链接 构件21a对应的数量的点锁定运算部50A3…50An,构成伺服控制器36A。并且，在图38所示的结构中，在指定了2部位的点锁定的情况下， 利用上述多个点锁定运算部50Al、 50A2…50An分别根据前端侧的链接 构件21al的位置指令值信号进行运算处理。在该情况下，例如除了点锁定R1以外，在把第2点锁定部位设定为 第3链接构件21a3的关节构件21b3的情况下，如图37所示，把该关节 构件21b3 (q3)的点锁定部位假定为假想前端位置。即，把q3设定为假 想前端位置的与q4对应的链接构件21a为假想的前端侧的链接构件21a。然后，利用对应的点锁定运算部50进行运算处理，以便根据该链接 构件21a的q4的姿势矢量(二维或三维的位置和方向)进行点锁定。由 此，能进行在前端侧的链接构件21al的ql和q4的2部位进行点锁定所 需要的运算处理。另外，多个链接构件21a内的要进行点锁定的链接构件21a的指定 由上述操作指令部7进行。图36示出进行了使点锁定为2部位的姿势控制的弯曲部14的弯曲 状态。如图36所示，例如当操作者使用操作指令部7来输入用于根据二维 位置和方向对前端侧的链接构件21al和第4级链接构件21a4进行点锁 定的指示时，上述点锁定运算部50A1、 50A4 (与未作图示的第4级链接构件21a4对应的点锁定运算部)通过进行上述的运算处理，来分别生成 用于根据点锁定Rl和点锁定R2的点锁定坐标值对前端侧的链接构件 21al和链接构件21a4进行点锁定的伺服位置指令值信号，并将其提供给 驱动部10b来进行控制。由此，如图36所示，弯曲部14的前端侧的链接构件21al根据由点 锁定R1所指示的姿势矢量(二维的位置和方向)进行点锁定。同时，第 4级链接构件21a4根据由点锁定Rl所指示的姿势矢量(二维的位置和方 向)进行点锁定。并且，此时，由上述点锁定R1以后的多个链接构件21a2、 21a3构 成的链接构件20B、以及由上述点锁定R2以后的多个链接构件21a5、21a6 构成的链接构件20C，如上述图33和图34的框图所说明的那样，由上 述点锁定运算部50进行与上述前端侧的链接构件21al的姿势控制联动 的具有冗余性的姿势控制，因而在例如图中箭头A方向该姿势为任意。即，点锁定运算部50Al、 50A2对上迷多个链接构件21a的各自的 角度进行运算处理，以便在上述弯曲部14被插入而移动时，在维持由上 述操作指令部7所指定的位置和方向的同时，使由上述操作指令部7所 指定的链接构件21al、 21a4以及与该链接构件21al、 21a4分别连接的其 他链接构件21a通过上述位置，并且上述点锁定运算部50Al、 50A2根 据该运算结果控制驱动部10b，以使上述多个链接构件21a转动。在这种内窥镜装置l中，在将插入部9插入大肠的情况下，手术医 生将具有弯曲部14的插入部9经由肛门插入。然后，当插入部9的前端 部14到达S状结肠部时，伺服控制器36A将前端侧的链接构件21al点 锁定在由操作指令部7所指定的二维的位置和方向。然后，手术医生将被点锁定在二维的位置和方向的前端侧的链接构 件21a沿着S状结肠部的肠壁进一步向内插入。于是，上述前端侧的链接构件21al和与该链接构件2lal连接的其 他链接构件21a被控制成如下的角度，g卩在维持由上述操作指令部7 所指定的位置和方向的同时通过上述位置。并且，当进行弯曲部14的插入时,伺服控制器36A将所指定的链接构件21a4点锁定在由上述点锁定运算部50A5求出的二维的位置和方向。然后，手术医生进一步将被点锁定在二维的位置和方向的中途的链 接构件21a4沿着S状结肠部的肠壁进一步向内插入。于是，上述链接构件21a4和与该链接构件21a4连接的其他链接构: 件21a，与上述前端侧的链接构件21al和与该链接构件21al连接的其他 链接构件21a—样被控制成如下的角度，g卩在维持由上述操作指令部7 所指定的位置和方向的同时通过上述位置。艮P，弯曲部14在按照与S状结肠部的形状一致的形状进行弯曲动作 的同时被插入。另外，第2级以后的链接构件21a2 21an如上所述进行 具有冗余性的姿势控制。由此，在将插入部9插入大肠内的情况下，与对前端侧的链接构件 21al进行了点锁定的状态相比，能进一步按照与S状结肠部一致的形状 插入，因而能更容易地通过S状结肠部。因此，可更容易向大肠的深部 插入，因而可提高插入性。另外，在本实施例中，对点锁定上述多个链接构件21a内的任意的 链接构件21a的二维的位置和方向作了说明，然而不限于此，可以构成 为点锁定任意的链接构件21a的三维的位置和方向。并且，在本实施例中，说明了对使用具有点锁定运算部50的伺服控 制器36A来点锁定任意的链接构件21a的同时，对其他链接构件21a进 行能变化成任意的具有冗余性的姿势的姿势控制，然而在从所插入的大 肠等管腔内拔出插入部9的情况下，例如通过停止驱动部10b的驱动， 可以控制成解除弯曲部14的所有或一部分的链接构件21a的姿势控制而 处于无负荷的自由状态(可自由转动的状态)。由此，可从管腔内容易拔 出插入部9。并且，如图39所示，可以构成为，设置有驱动轴选择单元60和驱 动轴识别单元61，根据操作者的操作指定解除姿势控制而处于自由状态 的链接构件21a。在该情况下，如图39所示，驱动轴选择单元60通过操作者选择处 于自由状态的链接构件21a，并把所选择的操作信号提供给上述驱动轴识别单元61。然后，该驱动轴识别单元61根据操作信号识别基于所选择的 链接构件21a的位置信息，并把表示解除该所识别的链接构件21a的姿 势控制的意思的控制信号输出到控制律运算部36B (参照图16)。然后，控制律运算部36B与上述一样，在进行链接构件21a的姿势 控制的同时，控制驱动部10b，以便针对基于控制信号的链接构件21a解 除姿势控制。由此，弯曲部14的弯曲姿势的自由度增大，可进一步提高 插入部9的操作性。以上，如上所述根据本实施例，可对构成插入部9的弯曲部14的多 个链接构件21a内的包含前端侧的链接构件的任意的链接构件21a进行 点锁定，并可针对其他链接构件进行姿势控制，以便得到具有冗余性的 任意姿势，因而能将插入部9的弯曲部14按照与管腔内的形状一致的形 状插入。因此，取得可提高插入部的插入性的效果。另外，在本实施例中，在将插入部9插入管腔内并如上所述进行姿 势控制时，有时也发生以下情况，即不改变该姿势状态而想要使被点 锁定的前端侧的链接构件21al或该链接构件21al以外任意的链接构件 21a的姿势微妙变化。这将发生以下情况，即由于进行具有冗余性的姿势的矩阵运算， 因而即使仅微妙运动，姿势也突然变更。因此，在姿势保持不变而想要 微妙地调整期望的链接的情况下是有效的。因此，在本实施例中，为了满足这种要求，例如如图40所示，设置 了偏移指令输入部62，该偏移指令输入部62使被点锁定的前端侧的链接 构件21al或者该链接构件21al以外任意的链接构件21a的位置或方向按 预先设定的量变更。即，通过使用该偏移指令输入部6，可使被点锁定的 前端侧的链接构件21al或者该链接构件21al以外任意的链接构件21a 的位置或方向微妙变化(偏移)来进行调整。该偏移指令输入部62设置在伺服控制器36A内，生成并输出表示任 意的链接构件21a是否按预先设定的量偏移的偏移指令值信息。另外， 偏移指令输入部62中的设定量可以根据情况而改变。该偏移指令值信息如图40所示与伺服指令值信号相加，之后如图12所说明那样由PD控制部40进行比例/积分控制等PD控制，从而成为 操作输出值信号(驱动信号)，并被提供给马达27。由此，马达27根据 被加进了偏移量的操作输出值信号而被控制旋转，因而所指定的链接构 件21a的姿势(位置或方向)发生微妙偏移。由此，在被点锁定的前端侧的链接构件21al或者该链接构件21al 以外任意的链接构件21a与S状结肠部的肠壁抵接而妨碍了插入的情况 下，由于上述链接构件21a的位置或方向发生偏移，因而不会给患者带 来痛苦，可顺利地插入。并且，在本实施例中，可以将图39所示的驱动轴选择单元60和驱 动轴识别单元61与图40所示的偏移指令输入部62进行组合来构成伺服 控制器36A。图41示出这种结构。艮P，如图41所示，在具有上述伺服控制器36A的指令控制部5A中， 来自上述偏移指令输入部62的偏移指令值信息被输入到上述输入I/F 34， 来自上述驱动轴识别单元61的轴设定信息等控制信号被输入到上述I/F 35。然后，CPU 32根据这些信息进行用于控制弯曲部14的各链接构件 的姿势的运算处理。其他结构和作用与图IO所示的结构相同。另外，在本实施例中，对具有构成机械手的插入部驱动机构20的弯 曲部14设置在内窥镜2的插入部9内作了说明，然而上述弯曲部14可 以构成为设置在内窥镜插入辅助工具的插入部内，该内窥镜插入辅助工 具使内窥镜2的插入部9插通来辅助插入部9向管腔内的插入。下面，参照图42至图49对本发明的实施例2进行说明。图42是示 出针对各链接构件设置有检测由于与肠壁接触而产生的负荷的负荷检测 部的插入部驱动机构的结构的概略结构图，图43是示出图42的负荷检 测部和控制律运算部36B内所包含的动态学运算部的框图，图44是示出来自负荷检测部的检测结果和决定权函数的系数的特性的曲线图，图45 是示出与图44的特性不同的特性的一例的曲线图。并且，图46和图47 示出实施例2的变形例1，图46是示出来自负荷检测部的检测结果和时 间的特性的曲线图，图47是示出用于实施变形例1的主要块结构的框图， 图48和图49示出实施例2的变形例2，图48是示出来自用作负荷检测部的位移传感器的检测结果和时间的特性的曲线图，图49是示出用于实 施变形例2的主要块结构的框图。另外，本实施例2对如下的具体处理进行说明，该具体处理用于在' 将上述弯曲部14插入管腔内时，在针对构成上述弯曲部14的多个链接 构件21或者多个链接构件21内的任意的链接构件21的角度使用权函数 来进行运算处理的情况下，根据来自后述的负荷检测部60的检测结果自 动决定最佳的参数即权函数。此外，关于与上述的实施例1相同的方面， 省略说明。如图42所示，在构成插入部9的弯曲部14的各链接构件21a内分 别设置有负荷检测部60作为负荷检测单元(第2检测单元)。该负荷检测部60使用例如应变仪等张力传感器而构成，分别设置在 覆盖各链接构件21a的外皮管(未作图示)内，以便配置在各链接构件 21a的周面上的预先设定的部位(例如每90度设置的情况下是4部位) 上。如图42和图43所示，在弯曲部14被插入到管腔内时，上述负荷检 测部60检测由于肠壁等的接触而产生的力(或者也称为张力)，并把检 测结果作为力F/B信息输出到动态学运算部43A。在动态学运算部43A内设置有作为设定单元的权重切换运算部62， 该权重切换运算部62根据来自上述负荷检测部60的检测结果，生成进 行决定权函数的运算处理所需要的参数值，并对与该参数值对应的权函 数进行运算处理。该权重切换运算部62具有权函数表62a,该权函数表62a分别存储 有例如如上述图25至图29所示的权函数、或者(式23)和(式24)所 示的使用了可操作性指标M的权函数。另外，该权函数表62a可以构成 为设置在指令控制部5A内等，而不是上述权重切换运算部62内。上述动态学运算部43A根据各链接构件21a的角度变化量即位置 F/B信息，使用上述权重切换运算部62，针对上述多个链接构件21a的 角度使用权函数进行运算处理，从而把加权后的伺服指令值信号输出到 驱动部10b。在该情况下，权重切换运算部62根据来自上述负荷检测部60的检 测结果，生成进行决定权函数的运算处理所需要的参数值。然后，权重切换运算部62使用由操作指令部7预先设定的上述权函. 数表62a中的任一表的权函数和上述所生成的参数值来进行运算处理。即，如下述(式25)所示， (式25)<formula>formula see original document page 43</formula>...(式25)权重切换运算部62通过使上述(式25)所示的来自负荷检测部60 的检测结果即(F)变化而决定参数值即Knull。 该参数值的特性的一例如图44的曲线图所示。 如图44所示，上述力F/B信息的值增大到预先设定的值，在该设定值以后，上述参数值即上述KMJ!x总是为恒定的值。即，K狐l增益根据力F/B信息而线性变化，成为在预先设定的任意阈值饱和的参数值。上 述参数值KNUtx阈值的设定值还能通过上述设定值指令部8来输入。根据以上，在上述弯曲部14附近，根据碰到肠壁等的干扰，得到不 受干扰作用的姿势的权函数值(j)。并且，具有以下情况等，即除了上述所示的线性权函数参数以外， 还抵消由于传感器特性/传感器安装等而产生的非线性分量，或者想要使动作姿势有意识地为非线性，作为该一例，可以将权函数参数KNUix用作下述(式26)、(式27)所示的非线性函数。设参数值即Knull的增益最大值为Knullmax，以及上述力F/B信息 为(F)，得到 (式26)Kwt/"(F)-加(。(0S<FS/ ) …(式26)(式27)- K一" (/5>" …(式27)其中，假定(3>0。在该情况下，得到图45的曲线图所示的上述参数值的特性。 并且，在图45所示的曲线图特性以外，还可以使用(式28)、(式 29)那样的高次函数。下述示出这种(式2S) (式29)。 (式28)
(式29)
X腿(。=…(式29)
其中，假定P、 oc〉0 (任意值)。
因此，如以上说明那样，上述权重切换运算部62根据来自负荷检测 部60的力F/B信息，对各链接构件21a的角度进行加权，变更在进行运 算处理时的参数值来进行运算处理，从而可得到最佳的权函数。即，通 过动态学运算部43A，可得到根据来自上述负荷检测部60的力F/B信息 进行了加权的伺服指令值信号，能针对任意的链接构件21a或机械手20 的整体排除不合理的姿势，能在容易运动的范围内进行动作。
以上，尽管能使用来自负荷检测部60的负荷信息来进行最佳姿势的 动作，然而根据负荷检测部60的安装方法，由姿势变化产生的负荷与干 扰负荷重叠。因此，将由姿势变化产生的负荷的特性预先作为参数即传 感器己知特性存储在上述控制器5内，在权重切换运算部62中减去上述 传感器己知特性，从而还能取得作为干扰检测的信息。
并且，上述传感器已知特性由于使用用于使弯曲部14动作的负荷传 感器，因而还可以在状态量检测信号部中使用力信息反馈信息来实施缜 密的动态学控制。
另外，本实施例的内窥镜装置1在插入部9向管腔内插入时，即使 在插入部9的弯曲部14与管腔内的肠壁等接触并且该接触状态继续的情 况下，也能更安全地插入。
艮P，在本实施例中，在进行基于上述负荷检测部60的检测结果的多 个链接构件21a的角度加权的运算处理的情况下，在考虑时间的同时， 得到使与肠壁等接触的链接构件21a避开的针对机械手20整体的权函数。图46至图49示出这种变形例。
图46和图47对实施例2的变形例1进行说明，图46是示出来自负 荷检测部的检测结果和时间的特性的曲线图，图47是示出动态学运算部 内的包含权重切换运算部的主要部的结构的框图。另外，图46中的纵轴 表示由作为负荷检测部的张力传感器(应变仪)获得的张力传感器值(力 F/B信息)，横轴表示时间(t)，轴l、轴2分别表示第一、第二链接构件 21a。
如图46所示，在内窥镜装置1的插入部9向管腔内插入时，第二链 接构件21a2的负荷检测部60的张力传感器值例如随着时间经过而减小， 而第一 (前端侧)链接构件21al的负荷检测部60的张力传感器值以某 规定时间为界增大。
艮卩，示出了如下的情况第一链接构件21al在某规定时间内与大肠 等的肠壁接触，从而伴随着时间的经过，张力传感器值增高，并且示出 了如下的情况以后，上述链接构件21al与肠壁的接触状态继续，张力 传感器值进一步增高。
因此，在本实施例中，即使在这种任意的链接构件21a与肠壁的接 触状态继续的情况下，也能根据此时所检测的张力传感器值对能避免这 种接触状态的权函数进行运算处理来求出。即，在决定多个链接构件21a 的角度时，生成对多个链接构件21a整体，即机械手20整体进行加权的 权函数，而不是在实施例2中使用的各链接构件21a的权函数。
具体地说，如图47所示，动态学运算部43内的权函数切换运算部 62A与针对多个链接构件21a的各方所设置的时间积分运算部61al、 6la2…61an连接。
来自针对各个链接构件21a所设置的负荷检测部60的张力传感器值 Fl、 F2…Fn被分别提供给各时间积分运算部61al、 61a2…61an。
上述时间积分运算部61al使用所提供的张力传感器值Fl来进行用 于获得评价函数的时间积分运算处理，获得评价函数SF1并输出到权函 数切换运算部62A。
并且，上述时间积分运算部61a2…61an也同样进行时间积分运算处理，分别求出评价函数SF2、…SFn，并分别输出到权函数切换运算部62A。 下述示出基于上述各时间积分运算部61al、 61a2…61an的运算处理 的公式。
(式30)。
评价函数 <formula>formula see original document page 46</formula>然后，上述权函数切换运算部62使用分别所提供的评价函数SFK， 根据以下的(式31)进行平均化处理来求出评价函数Ssum，然后使用该 评价函数SsuM进行基于(式32)的运算处理，从而得到机械手20整体 的权函数(()Fi。下述示出(式31)和(式32)。 (式31)
评价函数 (式32) 权函数
<formula>formula see original document page 46</formula>
0月-(l力月)/S鹏 …(式32)
另外，在上述权重切换运算部62A内设置有在上述实施例2中使用 的权函数表62a,可以根据需要将这些权函数表62a中的至少1个权函数 表的权函数与在上述运算处理中得到的权函数(h进行切换来使用。由此， 可根据插入部9的插入状态进行范围大的弯曲控制。
因此，根据变形例l，如上所述针对机械手20整体获得避免肠壁等 的接触状态的权函数(k来控制多个链接构件21a的角度，因而在插入部 9向管腔内插入时，即使在插入部9的弯曲部14与管腔内的肠壁等接触 并且该接触状态继续的情况下，机械手20整体也以避开肠壁的角度进行 弯曲动作，因而可更安全且顺利地插入。
另外，在上述变形例1中，对使用了负荷检测部60的检测结果的结 构作了说明，然而在本实施例中，不限于此，不管有无作为负荷检测部 60的张力传感器，都能得到针对机械手20整体的权函数。下述示出这种 变形例2。
图48和图49对实施例2的变形例2进行说明，图48是示出来自致 动器控制块的传感器的检测结果和时间的特性的曲线图，图49是示出动态学运算部内的包含权重切换运算部的主要部的结构的框图。另外，图
48中的纵轴表示由传感器获得的各链接构件21a的运动角度的位移量 (P)，横轴表示时间(t)，轴l、轴2分别表示第一、第二链接构件21a。
如图48所示，与上述变形例1 一样，在内窥镜装置1的插入部9向 管腔内插入时，第二链接构件21a2的传感器38 (参照图10、图11)的 变化量值(P)例如随着时间经过而减小，而第一 (前端侧)链接构件21al 的传感器38的变化量值(P)以规定时间为界增大。
艮P，示出了如下的情况第一链接构件21al在某规定时间内与大肠 等的肠壁接触，从而伴随着时间的经过，变化量值增高，并且示出了如 下的情况以后，上述链接构件21al与肠壁的接触状态继续，因而进一 步使前端侧的链接构件21al转动，从而使链接构件21al的运动角度的 位移量值进一步增高。
因此，在本实施例中，即使在这种任意的链接构件21a与肠壁的接 触状态继续的情况下，也能根据此时所检测的位移量值对能避免该接触 状态的权函数进行运算处理来求出。即，在决定多个链接构件21a的角 度时，生成对多个链接构件21a整体，即机械手20整体进行加权的权函 数，而不是在实施例2中使用的各链接构件21a的权函数。
具体地说，如图49所示，动态学运算部43内的权函数切换运算部 62B与针对多个链接构件21a的各方所设置的时间积分运算部61Al、 61A2…61An连接。
来自针对各个链接构件2 la所设置的致动器控制块31内的传感器38 的位移量值Pl、P2…Pn被提供给各时间积分运算部61Al、61A2…61An。
上述时间积分运算部61A1使用所提供的变化量P1来进行用于获得 评价函数的时间积分运算处理，获得评价函数SP1并输出到权函数切换 运算部62B。
并且，上述时间积分运算部61A2…61An也同样进行时间积分运算 处理，分别求出评价函数SP2、…SPn，并输出到权函数切换运算部62B。
下述示出基于上述各时间积分运算部61Al、 61A2…61An的运算处 理的公式。(式33)
评价函数 <formula>formula see original document page 48</formula>(^33)
然后，上述权函数切换运算部62B使用分别所提供的评价函数SpK， 根据以下的(式34)进行平均化处理来求出评价函数SsuM，然后使用该 评价函数SsuM进行基于(式35)的运算处理，从而得到机械手20整体 的权函数(j)i。下述示出(式34)和(式35)。 (式34)
评价函数 <formula>formula see original document page 48</formula>式34)
(式35)<formula>formula see original document page 48</formula>式35)
另外，在上述权重切换运算部62A、 62B内设置有在上述实施例2 中使用的权函数表62a，可以根据需要将这些权函数表62a中的至少1个 权函数表的权函数与在上述运算处理中得到的权函数(j)i进^^刀换来使用。 由此，可根据插入部9的插入状态进行范围大的弯曲控制。
因此，如上所述，即使不设置作为负荷检测部60的张力传感器，也 能针对机械手20整体获得避免肠壁等的接触状态的权函数如i。然后，使 用该权函数()),来控制多个链接构件21a的角度，从而在插入部9向管腔内 插入时，即使在插入部9的弯曲部14与管腔内的肠壁等接触并且该接触 状态继续的情况下，也与变形例1 一样使机械手20整体以避开肠壁的角 度进行弯曲动作，因而可更安全且顺利地插入。
以上，如上所述根据本实施例2，可对构成插入部9的弯曲部14的 多个链接构件21a内的前端侧的链接构件21al进行点锁定，并可针对其 他链接构件21a进行姿势控制，以便得到具有冗余性的任意姿势，因而 能将插入部9的弯曲部14按照与管腔内的形状一致的形状插入。因此， 取得可提高插入部的插入性的效果。
并且，本实施例2的内窥镜装置1在将上述弯曲部14插入到管腔内 时，在针对构成上述弯曲部14的多个链接构件21a或多个链接构件21a内的任意的链接构件21a的角度使用权函数来进行运算处理的情况下， 能根据来自负荷检测部60的检测结果自动决定最佳的权函数。由此，可 排除多个链接构件21a或机械手20的不合理的姿势，可针对上述多个链 接构件21a的各方取得在容易运动的范围内进行动作所需要的角度，因 而能顺利地进行向管腔内的插入。
另外，在本实施例中，对点锁定上述多个链接构件21a内的前端侧 的链接构件21al的二维的位置和方向作了说明，然而不限于此，可以构 成为点锁定三维的位置和方向。
并且，在本实施例中，对具有构成机械手的插入部驱动机构20的弯 曲部14设置在内窥镜2的插入部9内作了说明，然而上述弯曲部14可 以构成为设置在内窥镜插入辅助工具的插入部内，该内窥镜插入辅助工 具使内窥镜2的插入部9插通来辅助插入部9向管腔内的插入。
下面，参照图50至图57对本发明的实施例3进行说明。本实施例 3与上述实施例1的主要不同点是，通过分别牵引或松弛多个弯曲操作线 130A(130A1、 130A2、…、130An)，使多个链接构件21a分别转动来使 弯曲部14进行弯曲动作。此外，对与上述的实施例1的相同点省略说明。
图50是示出驱动机构由弯曲操作线、驱动用滑轮以及自由滑轮构成 的弯曲部的结构的上面图，图51是示出设置在图50所示的弯曲部的各 链接构件之间的弯曲操作线的悬挂状态的侧面图，图52是示出图50的 具有驱动轴的驱动用滑轮的结构的结构图，图53是示出图50的自由滑 轮的结构的上面图。
另外，在本实施例3中，驱动部10b配设在操作部10内，驱动部 10b的多个马达27通过插入部9内，与上述各弯曲操作线130A连接。
上述驱动部10b(各马达27)通过牵引或松弛上述弯曲操作线130Al、 130A2、…130An来使上述多个链接构件21al、 21a2、…21an分别转动。
尽管未作图示，然而这些马达27的驱动轴经由齿轮和链轮与上述弯 曲操作线130Al 130An连接。然后，这些弯曲操作线130Al 130An 延设在插入部9内，基端部悬挂在上述多个链接构件21al、 21a2、…21an 内的最后端侧的链接构件21an的驱动用滑轮123和自由滑轮125上。关于该链接构件21an与除此以外的链接构件21al、…21a (n—l)的各链 接构件之间，利用其他弯曲操作线131al、 13la2、…131am (m是自然 数)来悬挂，后面进行叙述。由此，各个马达27的旋转力经由弯曲操作线130Al 130An、驱动 用滑轮123、自由滑轮125以及弯曲操作线131al 131am被分别传递到 上述多个链接构件21a。另外，上述链接构件21a和关节构件21b的数量不限于图中所示的 结构例，还能根据上述内窥镜2的目的适当增减其数量来构成。并且， 上述链接构件21al配置在前端部13的最前端侧，从而使该链接构件21al 的后端侧顺次连接链接构件21a2、 21a3…21an。并且，伴随于此，上述 关节构件21bl、 21b2、 21b3…21bn也从前端部13侧顺次分别配置在与 链接构件21a之间。图50示出上述弯曲部14的具体结构。另夕卜，在图50的例子中示出 了以下情况，即n=4，使用4个链接构件21al 21a4来构成上述插入 部驱动机构20。如图50所示，上述弯曲部14的插入部驱动机构20通过牵引或松弛 上述弯曲操作线130A1 130A4、 131al 131a6，来将上述多个链接构件 21al、 21a2、 21a3、 21a4分别自由转动地连接。上述多个链接构件21al 21a4借助作为上述关节构件21bl 21b4 的驱动轴124分别自由转动地连接。上述驱动轴124是与后述的驱动用 滑轮123构成为一体的轴构件，并且尽管未作图示，然而在该驱动轴124 上分别安装有作为第1检测单元的电位计。该电位计检测驱动轴124的旋转量，并将其作为链接构件21a的状 态量检测信号经由未作图示的信号线输出到上述控制器5。另外，作为第 1检测单元的电位计可以构成为设置在链轮(未作图示)上，该链轮用于 把例如设置在驱动部10b侧的马达27的旋转力传递到弯曲操作线。在上述多个链接构件2lal 21a4内分别设置有连接槽122，该连接 槽122用于将形成在后一级链接构件21a上的连接突起部122A能转动地 轴支撑并将其收容。然后，后一级链接构件21a通过在被安装于上述链接构件21a的连接槽122内的状态下将上述驱动轴124嵌装并固定在设 置于连接突起部122A内的孔内，从而能转动地进行连接。在最前端侧的链接构件21al的基端侧嵌装固定有对上述连接槽124 和第二链接构件21a2的连接突起部122A进行轴支撑的驱动轴124。在 该驱动轴124的一侧的基端部一体地形成有驱动用滑轮123，该驱动用滑 轮123被固定在前端侧的链接构件21al的侧面。如图52所示，具有上述驱动轴124的驱动用滑轮123通过悬挂而且 牵引或松弛弯曲操作线131a6来产生旋转力，在中央下侧一体地设置有 上述驱动轴124。另外，驱动用滑轮123的驱动轴124的长度形成为考虑按照前端侧 的链接构件21al、第二级链接构件21a2、第三级链接构件21a3、第四级 链接构件21a4的顺序，将后述的自由滑轮125重叠安装所需要的厚度而 延长。在固定于上述前端侧的链接构件21al上的驱动用滑轮123上悬挂有 弯曲操作线131a6，该弯曲操作线131a6的另一侧被悬挂在自由滑轮125 上，该自由滑轮125配置在第二级链接构件21a2的相同侧而且被驱动轴 124能转动地轴支撑。如图50和图53所示，该自由滑轮125构成为并排设有2个滑轮， 并具有插通驱动轴124的孔125a。该自由滑轮125由固定在第二级链接 构件21a2的相反侧的驱动用滑轮123的驱动轴124能转动地轴支撑。该 自由滑轮125将来自上述前端侧的链接构件21al的驱动用滑轮123和设 置在第三级链接构件21a3上的自由滑轮125的双方的弯曲操作线131a6、 131a4分别用2个滑轮悬挂。并且，在第二级链接构件21a2的上述自由滑轮125的相反侧固定有 驱动用滑轮123。在该驱动用滑轮123上悬挂有弯曲操作线131a5，该弯 曲操作线131a5的另一侧被悬挂在自由滑轮125上，该自由滑轮125配 置在第三级链接构件21a3的相同侧而且被驱动轴124能转动地轴支撑。在该自由滑轮125的另一个滑轮上悬挂有弯曲操作线131a3，该弯曲 操作线131a3的另一侧被悬挂在自由滑轮125上，该自由滑轮125配置在第四级链接构件21a4的相同侧而且被驱动轴124能转动地轴支撑。并且，在第三级链接构件21a3的上述自由滑轮125的相反侧经由自 由滑轮125固定有驱动用滑轮123。在该驱动用滑轮123上悬挂有弯曲操 作线131al，该弯曲操作线Dial的另一侧被悬挂在自由滑轮125上，该 自由滑轮125配置在第四级链接构件21a4的相同侧而且被驱动轴124能 转动地轴支撑。并且，在被上述驱动用滑轮123能转动地轴支撑的自由 滑轮的另一个滑轮上悬挂有弯曲操作线131a2，该弯曲操作线131a2的另 一侧被悬挂在自由滑轮125上，该自由滑轮125配置在第四级链接构件 21a4的相同侧而且被驱动轴124能转动地轴支撑。在第四级链接构件21a4的一侧，将上述弯曲操作线131al、 131a4 分别悬挂在一个滑轮上的2个自由滑轮125被驱动轴124轴支撑。然后， 在该2个自由滑轮125上悬挂有经由插入部9内延设的弯曲操作线 130A1、 130A2。并且，在第四级链接构件21a4的相反侧，将上述弯曲操作线130A3 悬挂在一个滑轮上的自由滑轮125被驱动轴124轴支撑。并且，在该自 由滑轮125的外侧配设有与上述驱动轴125构成为一体的驱动用滑轮 123。该驱动用滑轮123经由该自由滑轮125固定在上述第四级链接构件 21a4上。然后，在该自由滑轮125上悬挂有经由插入部9内延设的弯曲 操作线130A3。并且，在上述驱动用滑轮123上悬挂有同样经由插入部9 内延设的弯曲操作线130A4。如图51所示，上述弯曲操作线131al 131a6分别在交叉的状态下 被悬挂在对应的各链接构件21a之间的驱动用滑轮123或自由滑轮125 上。对上述结构的弯曲部14的弯曲操作线130A1 130A4的牵引的弯曲 动作进行说明，当借助旋转力F4牵引例如图50所示的弯曲操作线130A4 时，由于悬挂有该弯曲操作线130A4的驱动用滑轮123被固定在第四级 链接构件21a4上，因而该第四级链接构件21a4转动。并且，在停止了上述弯曲操作线130A4的状态下，当借助旋转力F2 牵引相反侧的弯曲操作线130A1时，悬挂有该弯曲操作线130A1的自由滑轮125旋转，从而牵引悬挂在该自由滑轮125上的弯曲操作线131al。 然后，该旋转力被传递到悬挂有该弯曲操作线131al的第三级链接构件 21a3的驱动用滑轮123，从而使该第三级链接构件21a4转动。并且，在停止了上述弯曲操作线130A4、 130A1的状态下，当借助 旋转力F3牵引弯曲操作线130A3时，悬挂有该弯曲操作线130A3的自 由滑轮125旋转，从而牵引悬挂在该自由滑轮125上的弯曲操作线131a3。 然后，该旋转力被传递到悬挂有该弯曲操作线131a3的第三级链接构件 21a3的自由滑轮125。然后，该自由滑轮125旋转，从而牵引悬挂在该 自由滑轮125上的弯曲操作线131a5。然后，该旋转力被传递到悬挂有该 弯曲操作线131a5的第二级链接构件21a2的驱动用滑轮123，从而使该 第二级链接构件21a2转动。而且，在停止了上述弯曲操作线130A4、 130Al、 130A3的状态下， 当借助旋转力Fl牵引弯曲操作线130A2时，悬挂有该弯曲操作线130A2 的自由滑轮125旋转，从而牵引悬挂在该自由滑轮125上的弯曲操作线 131a2。然后，该旋转力与上述一样经由悬挂有该弯曲操作线131a2的第 三级链接构件21a3的自由滑轮125、弯曲操作线131a4、第二级链接构 件21a2的自由滑轮125以及弯曲操作线13 la6被传递到前端侧的链接构 件21al的驱动用滑轮123。由此，驱动用滑轮123旋转，从而使该前端 侧的链接构件21a4转动。这样，只要弯曲部14对驱动部10b内的各马达27的旋转力F1 F4 进行适当旋转控制，以便牵引或松弛上述弯曲操作线130A1 130A4，就 能使多个链接构件或者仅使所指定的链接构件21a进行旋转动作。另外，在具有多关节的链接构件的内窥镜装置中，由于通过控制弯 曲操作线的牵引或松弛来使弯曲部14弯曲，因而有时由于链接构件21a 之间的弯曲操作线的干扰而使弯曲动作受到影响。参照图50、图54和图 55对这种问题进行说明。图54至图56是用于对在通过牵引或松弛弯曲操作线来使多链接构 件21a进行弯曲动作的情况下的问题进行说明的说明图，图54示出多个 链接构件在非弯曲动作时的状态，图55示出在使第二级链接构件弯曲了90度时前端侧的链接构件由于干扰而弯曲的状态，图56示出利用本实施 例的控制器从图55所示的状态将前端侧的链接构件进行了 90度反向校 正控制的状态。而且，图57是示出本实施例的各致动器控制块内的伺服 控制器的结构的框线图。另外，为了说明起见，图54、图55中的驱动用滑轮123和自由滑 轮125的位置所示的箭头表示各链接构件的转动方向，并且图中左侧的 波线部分表示弯曲部14的各链接构件的相反侧部分。例如，假定如图54所示，插入部9的弯曲部14是非弯曲状态，手 术医生从各链接构件21al 21a4未弯曲的状态对第二级链接构件21a2 进行弯曲操作，以使其朝图中所示的A箭头方向弯曲90度。在该情况下，如图50所示，第二级链接构件21a2在停止了弯曲操 作线130A4、 130A1的状态下，通过借助旋转力F3牵引弯曲操作线130A3 ， 来将旋转力经由该弯曲操作线130A3、 131a3、自由滑轮125以及弯曲操 作线131a5传递到固定在该第二级链接构件21a2上的驱动用滑轮123, 从而朝例如图中所示的A箭头方向弯曲90度。然而，此时，由于配设在弯曲部14的相反侧的弯曲操作线130A1、 130A2、 131al、 131a2、 131a4、 131a6 (参照图50)分别是停止的状态， 因而在将这些弯曲操作线130Al、 130A2、 131al、 131a2、 131a4、 131a6 分别悬挂的驱动用滑轮123和自由滑轮125上，如图55所示，伴随上述 第二级链接构件21a2的弯曲动作，产生将朝图中左侧的波线部分所示的箭头方向弯曲的力。然后，如图50所示，前端侧的链接构件21al经由悬挂在驱动用滑 轮123上的弯曲操作线131a6与第二级链接构件21a2的自由滑轮125连 接，因而由于上述第二级链接构件21a2的弯曲动作而使该自由滑轮125 上产生的力干扰上述弯曲操作线131a6。其结果，如图55所示，前端侧 的链接构件21al相对于第二级链接构件21a2朝图中所示的C箭头方向 弯曲。然而，本实施例的内窥镜装置1在由于上述的中途链接构件21a的 弯曲动作而使前端侧的链接构件21al弯曲的情况下，如图56所示，能对该前端侧的链接构件21al进行校正控制，以使其以弯曲角度(卯度) 反向(图中所示的D箭头方向)进行弯曲动作。图57示出这种能进行弯 曲校正控制的致动器控制块内的概略结构。本实施例3的内窥镜装置1如在上述的实施例1中在图9至图12中 所说明那样，具有与各链接构件21a对应的致动器控制块31al 31an， 在这些致动器控制块31al 31an内分别设置有伺服控制器36A。上述伺服控制器36A如在上述的实施例1中在图12中所说明那样具 有PD控制部40，在本实施例中，如图57所示，还设置有位置指令变化 量校正部160，该位置指令变化量校正部160取入被提供给该PD控制部 40的伺服指令值信号(也包含来自马达27的位移信息)，根据该伺服指 令值信号求出反方向的位置指令变化校正量，并将其在后一级PD控制部 40中与伺服指令值信号相加来提供。另外在图57中，各级的PD控制部40附上符号40A1 40An来示出， 各级的位置指令变化量校正部160附上符号160Al 160An来示出。艮P， 在本实施例中，如图57所示，把与前端侧的链接构件21al (最近位端侧 链接构件)对应的PD控制部40设定为第1 PD控制部40A1 ，把与下一 级(第二级)链接构件21a2 (中途侧链接构件)对应的PD控制部40设 定为第2PD控制部40A2，…，把与最远位端侧链接构件21an对应的PD 控制部40设定为第N PD控制部40AN，则在各PD控制部40A1、40A2… 40AN之间分别设置有上述位置指令变化量校正部160Al、 160A2…160A (N—l)。例如，上述第1位置指令变化量校正部160A1根据所提供的伺服指 令值信号和马达27的位移信息求出前端侧的链接构件21al的反向的位 置指令变化量，并将其输出到后一级的第2 PD控制部40A2的输入侧。于是，第2PD控制部40A2被提供加上了来自上述第l位置指令变 化量校正部160A1的位置指令变化量的伺服指令值信号，然后根据该伺 服指令值信号，通过比例/微分控制等PD控制生成操作输出值信号(驱 动信号，图中中途侧链接构件驱动信号)，并将其提供给对应的马达27。并且，上述第2位置指令变化量校正部160A2根据被提供给上述第2 PD控制部40A2的伺服指令值信号求出第二级链接构件21a2的反向的 位置指令变化量，并将其输出到后一级的例如第3 PD控制部40A3的输 入侧。于是，第3 PD控制部40A3被提供加上了来自上述第2位置指令变 化量校正部160A2的位置指令变化量的伺服指令值信号，然后根据该伺 服指令值信号，通过比例/微分控制等PD控制生成操作输出值信号(驱 动信号，图中最远位端侧链接构件驱动信号)，并将其提供给对应的马达 27。这样在本实施例中，从最近位端侧链接构件经由途中侧链接构件到 最远位端侧链接构件，前一级链接构件21a的反向的位置指令变化量顺 次与后一级链接构件的伺服指令值信号相加，根据所得到的驱动信号进 行马达27的旋转控制。艮P，本实施例的伺服控制器36A在前端侧的链接构件12al如图55 所示由于途中链接构件21a的弯曲动作而弯曲了 90度的情况下，进行校 正控制，以使下一级链接构件21a2按照前端侧的链接构件21al弯曲的 角度(90度)反向进行弯曲动作。然后，伺服控制器36A针对后一级链 接构件21a3及以后也一样进行校正控制，以使其按照前一级链接构件21a 弯曲的角度反向进行弯曲动作。由此，在任意的链接构件21a的弯曲操作时，即使在由于各链接构 件21a之间的弯曲操作线的干扰而使前端侧的链接构件21a弯曲的情况 下，也能将该前端侧的链接构件21al可靠地校正为原来的位置。因此， 能维持基于操作指令的前端部13的位置。另外，上述控制器5进行刚性控制，以使包含弯曲部14的插入部9 整体的刚性变化，从而能进一步提高插入部9的插入性。图58至图60 示出这种实施例4。'图58至图60涉及实施例4，图58是示出实施例4的内窥镜装置整 体结构的结构图，图59是对由控制器进行了弯曲驱动时的弯曲部的特性 进行说明的说明图，图60是对由实施例2的控制器进行了刚性控制时的 弯曲部的特性进行说明的说明图。另外，在本实施例4中，假定具有能使弯曲部14朝上下2方向弯曲的内窥镜2来进行说明。如图58所示，内窥镜装置1具有与实施例3—样的控制器5、操作 指令部7、刚性设定拨盘207以及内窥镜2。该内窥镜2具有作为驱动部10b的2个马达227a、 227b; 2个齿 轮261a、 261b，其用于传递各马达227a、 227b的旋转力；链轮262a、 262b， 其与该2个齿轮261a、 261b啮合来旋转，从而分别牵引或松弛弯曲操作 线230a、 230b;弯曲部14，其在插入部9内延设有上述弯曲操作线230a、 230b，通过牵引或松弛该弯曲操作线230a、 230b，能朝上下2方向弯曲； 以及前端部13。 '另外，尽管未作图示，然而在上述链轮262a、 262b内设置有检测各 马达227a、 227b的旋转量的电位计，这些电位计的检测结果被反馈到上 述控制器5。上述刚性设定拨盘207是用于设定上述弯曲部14或包含弯曲部14 的插入部9整体的刚性级别的操作单元，该操作单元把基于手术医生的 操作的刚性设定级别信号输出到上述控制器5 。上述控制器5具有与上述实施例3大致相同的结构，而当根据上述 操作指令部7的操作指令值信号对弯曲部14进行弯曲控制时，当操作了 上述刚性设定拨盘207时，根据该刚性设定级别信号控制进行弯曲动作 的弯曲部14或包含弯曲部14的插入部9整体的刚性。参照图59和图60对弯曲部14或插入部9整体中的刚性控制进行说明。图59示出由上述控制器5对弯曲部14进行向下弯曲驱动的状态作 为动态简易模型。这里，在图59中，为了简单起见，弯曲操作线(牵引 线)230a、 230b的状态作为将各个端点固定在内窥镜前端部上的弹簧模 型来处理。即，如图59所示，被施加给上述弯曲操作线230a、 230b的 负荷量使用弹簧200a、 200b来举例。在该图中，在仅驱动马达227b的 情况下，牵引弯曲操作线230b侧的弹簧200b的力大于牵引弯曲操作线 230a侧的弹簧200a的力。由此，上述弯曲部14向下弯曲。在本实施例中，在上述弯曲部14以规定的弯曲形状进行了动作后，例如如图60所示，将相反侧的马达227a旋转控制成与上述的马达227b 相同，从而将马达227a旋转控制成使牵引上述弯曲操作线230a侧的弹 簧200a的力与牵引上述弯曲操作线230b侧的弹簧200b的力相同。由此，本实施例的内窥镜前端部由于牵引线230a、 230b的双方是端 点固定的，因而借助牵引弯曲操作线230a侧的弹簧200a的力和牵引上 述弯曲操作线230b侧的弹簧200b的力，向内窥镜插入部整体施加压缩 力。此时，即使向双方施加了力，只要对线牵引的控制方式进行位置控 制，也会得到在维持线的位置的状态下施加力的形式。这里，在图59、图60中所表现的弹簧表现为牵引线的动态模型， 因而记载为具有线自身的特性。因此，上述弯曲部14处于其弯曲形状被保持的刚性状态。并且，由 于上述弯曲操作线230a、 230b配设在上述插入部9内，因而在该插入部 9整体内也具有刚性。另外，上述刚性设定拨盘207可阶段性地替换并设定牵引上述弯曲 操作线230a、 230b侧的弹簧200a、 200b的各自的力的级别，因此，控 制器5还能在弯曲驱动时控制成适当替换弯曲部14或包含该弯曲部14 的插入部9的刚性级别。因此，根据实施例4，由于可控制弯曲部14或包含弯曲部14的插 入部9整体的刚性，因而在插入时，只要适当对弯曲部14或插入部9整 体进行刚性控制，就能提高插入部9的插入性。图61至图65对实施例4的变形例1进行说明，图61是示出变形例 4的内窥镜装置整体结构的结构图，图62是示出伺服控制器内的具体结 构的框图，图63是对由实施例4的控制器进行了刚性控制时的弯曲部的 特性进行说明的说明图，图64是示出图62的弯曲用控制部的框线图， 图65是示出图62的刚性控制用控制部的框线图。如图61所示，变形例1的内窥镜装置1删除在上述实施例4中使用 的刚性设定拨盘207，此外分别设置有张力传感器263a、 263b，该张力 传感器263a、 263b检测弯曲操作线230a、 230b的各自的张力状态并将 其输出到上述控制器5。艮口，通过分别设置上述张力传感器263a、 263b，可检测在刚性控制 时的弯曲部14或者包含弯曲部14的插入部9整体的刚性状态。然后，控制器5取入上述张力传感器263a、 263b的检测结果，即张 力F/B信息，并在刚性控制时，根据由操作指令部7所指示的刚性指令 信息和张力F/B信息控制各马达227a、 227b的旋转驱动，从而进行弯曲 部14或者插入部9整体的刚性控制。并且，上述控制器5与上述实施例4一样，能进行弯曲部14的位置 指令控制，因此，可执行该位置指令控制和上述刚性指令控制中的任一 方的模式。具体地说，在上述操作指令部7内设置有模式指定单元(未作图示)， 该模式指定单元指定表示上述弯曲位置指令控制的模式和表示上述刚性 指令控制的模式，并输出所指定的模式指令信息。来自该模式指定单元 的模式指令信息被输出到上述控制器5内的伺服控制器36A。图62示出针对各马达227a、 227b所设置的伺服控制器36A内的具 体结构。如图62所示，变形例1的伺服控制器36A具有模式判别部270， 其根据来自上述操作指令部7的模式指定单元的模式指令信息，判别是 弯曲位置指令控制模式还是刚性指令控制模式；作为弯曲控制部的PID 控制部271 (参照图64)，其根据位置指令信息(伺服指令值信号)和位 置F/B信息生成执行弯曲位置指令控制模式所需要的弯曲位置指令控制 用的操作输出值信号(驱动信号，也称为马达位置指令信号)并将其输 出；作为刚性控制用控制部的P控制部272 (参照图65)，其根据刚性指 令信息和张力F/B信息生成执行刚性指令控制模式所需要的刚性指令控 制用的操作输出值信号(驱动信号，也称为马达位置指令信号)并将其 输出；以及切换部264，其根据上述模式判别部270的判别结果，选择输 出上述PID控制部271的输出和上述P控制部272的输出中的任一方， 并输出到对应的马达227a、 227b。因此，当上述模式判别部270的判别结果是弯曲位置指令控制模式 时，上述切换部264把来自作为弯曲用控制部的PID控制部271的驱动信号(马达指令值信号)输出到所指定的马达227a或马达227b。在该情况下，如图64所示，作为上述弯曲用控制部的PID控制部 271根据位置指令信息(伺服指令值信号)和位置F/B信息，通过比例Z 微分控制等PD控制生成弯曲位置指令控制用的驱动信号(也称为马达位 置指令信号)并将其输出。由此，该弯曲位置指令控制用的驱动信号经 由上述切换部264被提供给所指定的马达227a或马达227b来控制该马 达227a或马达227b的驱动，从而使弯曲部14进行基于位置指令信息的 弯曲动作。另一方面，当上述模式判别部270的判别结果是刚性指令控制模式 时，上述切换部264把来自作为刚性控制用控制部的P控制部272的驱 动信号(马达位置指令值信号)输出到所指定的马达227a或马达227b。在该情况下，如图65所示，作为上述刚性控制用控制部的P控制部 272根据从操作指令部7所提供的刚性指令信息和张力F/B信息，通过比 例控制等P控制生成刚性指令控制用的驱动信号(也称为马达位置指令 信号)并将其输出。由此，该刚性指令控制用的驱动信号经由上述切换 部264被提供给所指定的马达227a或马达227b来控制驱动，同时弯曲 位置指令控制用的驱动信号被提供给另一个马达227b或马达227a来控 制驱动，从而使弯曲部14如在实施例4中所说明那样在被维持了弯曲驱 动时的姿势(弯曲方向)的状态下被控制刚性。另外，在刚性指令控制模式执行时，如在上述实施例4中所说明的 那样，在例如向马达227a提供刚性位置指令控制用的驱动信号来使其驱 动的情况下，必定向另一个马达227b提供弯曲位置指令控制用的驱动信 号来使其驱动。艮P，如图63所示，通过使牵引与弯曲驱动时的马达227b连接的弯 曲操作线230b侧的弹簧200b的力和牵引与刚性变化驱动时的马达227a 连接的弯曲操作线230a侧的弹簧200a的力相同，与上述实施例4 一样， 上述弯曲部14处于在保持其弯曲形状的状态下具有刚性的状态。因此，根据本变形例，能在进行了弯曲部14的弯曲位置指令控制的 状态下进行刚性指令控制，与实施例2相比能进一步提高插入部9的插入性。图66和图67对实施例4的变形例2进行说明，图66是示出变形例 4的内窥镜装置整体结构的结构图，图67是对由变形例2的控制器进行 了刚性控制时的弯曲部的特性进行说明的说明图。另外，图66和图67 对与上述实施例3、 4和实施例4的变形例1相同的构成要素附上相同符 号而省略说明，仅对不同部分进行说明。如图66所示，变形例2的内窥镜装置1是将上述实施例2和上述变 形例1的结构组合的结构，而且构成为使用与上述实施例3大致相同的 具有多关节的链接结构的弯曲部14。艮口，变形例2的内窥镜装置1与上述实施例4 一样具有刚性设定拨 盘207以及张力传感器263a、 263b，而且具有弯曲部14，该弯曲部14 构成为具有朝上下2方向分别能弯曲的多个链接构件21al 21an (例如 n=4)。变形例2的控制器5与上述变形例1一样，进行弯曲位置指令控制 和刚性指令控制，以便在保持弯曲驱动时的弯曲部14的弯曲方向(弯曲 状态)的同时使弯曲部14处于刚性状态，而多个链接构件21a内的任意 指定的链接构件21a也能进行该弯曲位置指令控制和刚性指令控制。图67示出该情况下的具有多个链接构件21a的弯曲部14的特性。 即，如图67所示，弯曲部14具有由2个弹簧200a、 200b、 2个弹簧200c、 200d、 2个弹簧200e、 200f以及2个弹簧200n、 200n表示的特性，该2 个弹簧200a、 200b表示向前端侧的链接构件21al的2个弯曲操作线施 加的负荷量，该2个弹簧200c、 200d表示向第二级链接构件21a2的2 个弯曲操作线施加的负荷量，该2个弹簧200e、 200f表示向第三级链接 构件21c的2个弯曲操作线施加的负荷量，该2个弹簧200n、 200n表示 向以后的链接构件21an的2个弯曲操作线施加的负荷量。例如，在第二级、第三级链接构件21a2、 21a3的弯曲驱动时进行了 刚性指令控制的情况下，分别牵引链接构件21a2的弹簧200c和弹簧200d 的力相同，同时分别牵引链接构件21a3的弹簧200e和弹簧200f的力相 同。然而，如图67所示的结构那样，由于是多个弹簧对抗的物理模型， 因而实际上在控制器5中要进行多个链接构件21a内的任意的链接构件 21a的刚性指令控制时，由于配置在该链接构件21a和与该链接构件21a 连接的链接构件21a之间的弯曲操作线或者驱动用滑轮和自由滑轮而发 生干扰，前端侧的链接构件21al等弯曲。因此，尽管未作图示，然而在上述控制器5的伺服控制器36A内设 置有校正运算部，该校正运算部进行用于在对任意的链接构件21a进行 了刚性指令控制的情况下校正前端侧的链接构件21al的弯曲动作的运算 处理。这里，图67示出原理模型图，图68A 图68C示出作用原理图。另 外，图68A是用于对作用进行说明的弯曲部的原理图，图68B示出由于 伴随第1弯曲部的线的牵引的蛇管长度縮短而使线发生松弛的状态，图 68C示出由于伴随第2弯曲部的线的牵引的第2弯曲部的蛇管长度縮短 而使线发生松弛的状态。在图68A中，假定例如对牵引线200a (参照图67)进行牵引以驱动 第1弯曲部。此时，如图68B所示由于牵引线200a的线牵引而使蛇管长 度縮短，同时压縮力作用于第2弯曲部侧，因此牵引线200b、 200c的线 路径縮短，从而发生线松弛。并且，在从图68A的状态牵引了牵引线200b以驱动第2弯曲部的情 况下，由于第2弯曲部的蛇管长度被压縮，因而牵引线200a发生与上述 一样的松弛。因此，对期望的驱动弯曲部以外的弯曲部也产生由驱动引起的影响。 即，在具有多个弯曲部的情况下，对期望驱动部以外的弯曲部进行校正。 下面，对校正运算部的结构/作用进行说明。校正方法如在上述实施例4内所示，针对各弯曲牵引线分别配置有 线负荷检测单元263，并且内置有设定值存储部274 (参照图69)，该设 定值存储部274是在驱动期望的刚性设定弯曲部之前，预先存储期望的 刚性设定弯曲部以外的刚性设定值的单元。通过在上述所示的框线图(图62、图64、图65)的位置指令、刚性指令、张力指令的输入部内如图69所示具有保存数据的设定值存储部 274，来进行校正。在进行期望弯曲部的刚性设定的同时，在期望弯曲部以外的驱动部 中锁定信号工作，设定值存储部274保持刚性设定前的状态的值。并且， 期望弯曲部中的刚性设定时的设定值存储部274发挥作用，以便把指令 信息实时传送到控制部273。由此，即使发生各弯曲部的干扰，也能进行校正。另外，该校正运算部在刚性指令控制执行时，不仅进行前端侧的链 接构件21al的弯曲校正，还能进行用于校正由刚性指令控制执行而预想 的其他链接构件21a的弯曲动作的运算处理。并且，在变形例2中，上述控制器5在对具有多个链接构件21a的 弯曲部14进行刚性指令控制的情况下，进行刚性指令控制，以便满足下述所示的刚性条件。例如，假定弯曲部14由四个链接构件21al 21a4构成，则各链接 构件21a的各刚性级别的关系为第四级链接构件21a4〉第三级链接构件21a3〉第二级链接构件21a2 〉前端侧的链接构件21al。因此，如上所述，变形例2的内窥镜装置即使是弯曲部14具有多关 节的链接构件的结构，也能与上述实施例3、实施例4及其变形例1 一样， 在进行了弯曲部14的弯曲位置指令控制的状态下，对多个链接构件21a 内的任意指定的链接构件21a进行刚性指令控制。另外，在变形例1中，对弯曲部14的上下2个弯曲方向作了说明， 然而不限于此，可以将上述弯曲部14构成为能在弯曲部14的上下左右4 个弯曲方向进行弯曲动作，同时伴随于此构成为设置作为驱动部10b的 马达和弯曲操作线。另外，在本发明的实施例3中，对点锁定上述多个链接构件21a内 的前端侧的链接构件21al的二维的位置和方向作了说明，然而不限于此， 可以构成为点锁定三维的位置和方向。并且，在本发明的实施例3中，对具有构成机械手的插入部驱动机构20的弯曲部14设置在内窥镜2的插入部9内作了说明，然而上述弯 曲部14可以构成为设置在内窥镜插入辅助工具的插入部内，该内窥镜插 入辅助工具使内窥镜2的插入部9插通来辅助插入部9向管腔内的插入。 下面，参照图70至图73对本发明的实施例5进行说明。图70至图 73是用于对本发明的实施例5的伺服控制器的具体结构和控制动作进行 说明的图，图70是示出伺服控制器内所包含的运动学运算部的框图，图 71是示出针对各致动器控制块所设置的伺服控制器整体结构的框图，图 72是图71的控制块的框线图，图73是示出图71的控制块的具体结构的 框图。另外，本实施例5与上述实施例1的主要不同点是，在具有多关节 的链接构件的弯曲部14的内窥镜2中，控制弯曲部14的驱动，以使弯 曲部14的前端侧的链接构件21al的角度朝基端侧的链接构件21al 21an顺次移动，从而提高插入部9的插入性。此外，对与上述的实施例 1的相同点省略说明。本实施例5的与指令控制部5A连接的伺服控制器36A在分别控制 构成上述弯曲部14的多个链接构件21al 21an的转动时，进行基于后 述的动态控制运算部的运算处理。具体地说，如图70所示，在上述伺服控制器36A内设置有动态控制 运算部336B。该动态控制运算部336B根据所提供的操作指令值信号(指 令值信息)进行时域/频域内的信号处理(滤波处理)，从而生成控制设置 在致动器控制块31内的驱动部10b所需要的操作输出值信号(驱动信 号)。下面，参照图71至图73对根据上述时域/频域内的信号处理进行运 算处理的伺服控制器36A的具体结构和移动控制方法进行说明。如图71所示，伺服控制器36A具有控制块341 (第l 第n控制块 41al 4]an)，该控制块341被提供了前端侧的链接构件21al中的包含伺服指令值信号的操作指令值信号。然后，控制块341根据所提供的指令值信号和位置F/B信息，通过 上述动态控制运算部336B进行用于获得与链接构件21a对应的关节扭矩指令值信号即致动器控制指令信号的运算处理，并输出到对应的驱动部10b和后一级控制块341。从上述控制块341所输出的第1 第n致动器控制指令信号具有与 图72的指令位移信息连接的结构，根据所提供的指令值信号和由上述传 感器38所获得的马达27的位移信息即位置F/B信号，使用PD控制部 40来进行公知的比例/微分控制等PD控制，生成上述致动器控制指令信 号(驱动信号)，并提供给马达27来进行旋转控制。在本实施例中，上述伺服控制器36A是按照第1 第n致动器控制 块31al 31an的数量而设置的。因此，控制器5按照上述第1 第n致 动器控制块31al 31an的数量具有多个控制块341al 341an。艮P，如图71所示，上述指令控制部5A (参照图9)连接与前端侧的 链接构件21al对应的第1控制块341al。然后，上述第1控制块341al连接与输入该第1控制块341al的输 出信号(第1致动器控制指令信号)的第二级链接构件21a2对应的第2 控制块341a2。然后，上述第2控制块341a2连接与输入该第2控制块341a2的输 出信号(第2致动器控制指令信号)的第三级链接构件21a3对应的第3 控制块341a3 (未作图示)。以下，通过同样的连接，连接与第n—l级链接构件21a (n—l)对 应的第n—l控制块341a (n—l)，以便取入前一级控制块341的输出信 号，然后连接与第n级链接构件21an对应的第n控制块341an，以便取 入前一级的第n—l控制块341a (n—l)的输出信号。另外，上述操作指令值信号是用于指示前端侧的链接构件21al和与 该链接构件21al连接的链接构件21a2形成的关节角度(角度)的信号，并且第1 第n致动器控制指令信号也同样是用于指示对应的链接构件 21a和与该链接构件21a连接的链接构件21a形成的关节角度(角度)的信号。根据这种结构，可将驱动前端侧的链接构件21al的操作指令值信号 (主要是角度)顺次时序传递到后级侧的链接构件21a。以下，示出动态控制运算部336B的内容。 图73示出上述多个第1 第n控制块341的具体块结构。 如图73所示，上述控制块341构成为具有抽样保持电路342和存储 元件343。上述抽样保持电路342对所提供的操作指令值信号进行抽样，对所 抽样的操作指令值信号进行预先设定的时间保持并输出到上述存储元件 343。上述存储元件343是暂时存储所提供的操作指令值信号，当被新提 供了操作指令值信号时把所存储的操作指令值信号作为致动器控制指令 信号来输出的存储单元。因此，由于由上述抽样保持电路342和存储元件343构成的控制块 341是如上所述按照第1 第n致动器控制块31al 31an的数量来设置 的，因而多个第1 第n抽样保持电路342al 342an与多个存储元件 343al 343an如图73所示连接。艮P，前端侧的链接构件21al的操作指令值信号由第1抽样保持电路 342al进行抽样，之后对该抽样后的操作指令值信号进行预先设定的时间 保持并输出到上述存储元件343al。然后，当操作指令值信号被提供给上述存储元件343al时，该操作 指令值信号被暂时存储在上述存储元件343al内，已存储的操作指令值 信号作为第1致动器控制指令信号被提供给驱动部10b的与前端侧的链 接构件21al对应的马达27以及后一级即第二级的第2抽样保持电路 342a2。由此，上述马达27根据第1致动器控制指令信号被控制旋转，从而 使前端侧的链接构件21al以基于上述操作指令值信号的角度转动。然后，上述第1致动器控制指令值信号由第2抽样保持电路342a2 进行抽样，之后对该抽样后的操作指令值信号进行预先设定的时间保持 并输出到上述存储元件343a2。然后，当操作指令值信号被提供给上述存储元件343a2时，该操作 指令值信号被暂时存储在上述存储元件343a2内，已存储的操作指令值信号作为第2致动器控制指令信号被提供给驱动部10b的与第二级链接 构件21a2对应的马达27以及后一级即第三级(未作图示)的第3抽样 保持电路342a3 (未作图示)。由此，上述马达27根据第2致动器控制指令信号被控制旋转，从而 使第二级链接构件21a2在由上述第2抽样保持电路342a2预先设定的时 间后，以基于上述操作指令值信号的角度，即与上述前端侧的链接构件 21al相同的角度转动。这样，第三级链接构件21a2、…、第n — l级链接构件21a (n—l) 以及第n级链接构件21an也同样对前一级的致动器控制指令信号进行抽 样，在设定时间后经由存储元件343将致动器控制指令信号提供给对应 的马达27，从而使各个链接构件21a每隔上述设定时间以与上述前端侧 的链接构件21al相同的角度顺次时序转动。艮P，上述弯曲部14进行弯曲动作，以使前端侧的链接构件21al的 角度每隔抽样保持时间(设定时间)朝与该链接构件21al连接的基端侧 的多个链接构件21a2 21an顺次时序移动。在这种内窥镜装置l中，在将插入部9插入大肠内的情况下，手术 医生将插入部9从肛门插入。然后，当插入部9的前端部13到达S状结 肠部时，伺服控制器36A使前端侧的链接构件21al进行弯曲动作，以便 具有由操作指令部7所指定的空间内的方向(角度)。由此，前端侧的链接构件21al由于以所指定的角度进行弯曲，因而 可沿着S状结肠部的肠壁进一步向内插入。然后，在预先设定的设定时间(保持时间)后，与上述前端侧的链 接构件21al连接的第二级链接构件21a2以与前端侧的链接构件21al相 同的方向(角度)进行弯曲动作。以后，第3级以后的多个链接构件21a3也与上述一样进行弯曲动作， 以便每隔设定时间以与上述前端侧的链接构件相同的方向(角度)顺次 时序移动。由此，弯曲部14伴随插入操作，在进行弯曲动作的同时被插入，以 使前端侧的链接构件21al的角度从前端侧朝基端侧顺次移动，以便与S状结肠部的形状一致。由此，能容易通过以往插入困难的s状结肠部。因此，可更容易向大肠的深部插入，因而可提高插入性。另外，在实施例5的内窥镜装置1中，在构成上述弯曲部14的多个 链接构件21a中进行弯曲动作，以使前端侧的链接构件21al的角度每隔 设定时间朝基端侧的链接构件21a2 21an顺次移动，然而还能指定使角 度移动的任意的链接构件21a (也称为对象轴)，而不是前端侧的链接构 件21al的角度，并且上述设定时间(保持时间)也能任意设定。图74 示出这种实施例5的变形例1。图74是示出上述实施例5的变形例1的框图。如图74所示，在变形例1的控制器5内设置有作为选择单元的轴 选择部344、作为时间变更单元的保持时间设定部345、偏移量选择部346、 以及设定部347。上述轴选择部344指定对角度进行移动控制的轴，即任意的链接构 件21a，并把指定信号输出到设定部347。 g卩，通过设置该轴选择部344， 使角度移动的轴不限于前端侧的链接构件2lal，可使其他任意的轴(链 接构件21a)的角度移动。上述保持时间设定部345能任意设定上述第1 第ii抽样保持电路 342al 342an中的抽样保持时间(设定时间)，并把所设定的设定信号输 出到设定部347。即，通过设置该保持时间设定部345，能自由设定从前 端侧朝基端侧进行顺次时序移动的各链接构件21a之间的动作移动时间。例如，在慢慢进存插乂部9的弯曲部14的^动控制的同时进行插入 的情况下，只要由上述保持时间设定部345设定成延长上述保持时间(设 定对间)即可。反之，在迅速进行插入部9的弯曲部14的移动控制的同 时进行插入的情况下，只要由上述保持时间设定部345设定成縮短上述 保持时间(设定时间)即可。上述偏移量选择部346选择变更由轴选择部344所选择的链接构件 21a、或者由操作指令部7预先设定的链接构件21a的方向的量，并把偏 移指令值信号输出到设定部347。即，通过设置该偏移量选择部346，在变更所指定的链接构件21a的方向的情况下，可按照基于上述偏移指令 值信号的量使上述链接构件的方向微妙变化(偏移)来进行调整。然后，上述设定部347被提供来自上述轴选择部344的指定信号、 来自上述保持时间设定部345的设定信号以及来自上述偏移量选择部346 的偏移指令值信号，进行基于这些控制信号的设定。艮P，上述设定部347在被提供了来自上述轴选择部344的指定信号 的情况下，把基于该指定信号的链接构件21a设定成要开始移动控制的 链接构件21a。并且，上述设定部347在被提供了来自上述保持时间设定 部345的设定信号的情况下，把对应的抽样保持电路342的保持时间设 定成基于该设定信号的保持时间。而且，上述设定部347在被提供了来 自上述偏移量选择部346的偏移指令值信号的情况下，设定成按照基于 该偏移指令值信号的量使所指定的链接构件的方向变化。因此，根据变形例1，除了取得与上述实施例5 —样的效果以外， 还能任意设定对前端侧的链接构件21al的角度朝基端侧的链接构件 21a2 21an进行顺次移动控制的各链接构件的动作时间。并且，可任意 设定开始移动控制的链接构件21a，并且还能任意设定所指定的链接构件 21a的偏移量。由此，能根据插入状态进行最佳的移动控制，可进一步提 高插入性。另外，在对插入部9的弯曲部14进行移动控制的同时将其插入到大 肠等的管腔内的情况下，只要考虑插入部9的插入量，即操作量，就能 进一步提高插入性。图75示出这种实施例5的变形例2。图75是示出上述实施例5的变形例2的框图。如图75所示，在变形例2的控制器5内设置有操作量变化检测部50。该操作量变化检测部350输入针对前端侧的链接构件21al的来自指 令控制部5A的操作指令值信号，根据该操作指令值信号检测前端恻的链 接构件21al的操作量，并把检测结果作为用于更新抽样保持电路342的 数据的数据更新信号输出到上述第1 第n抽样保持电路342al 342an。然后，上述第1 第n抽样保持电路342al 342an当被提供了上述数据更新信号时，同时更新各自的数据。即，上述第l 第n抽样保持电 路342al 342an在前端侧的链接构件21al的操作量变化时，以与该操作 量对应的速度进行数据更新。即，在本变形例2中，当前端侧的链接构 件21al的操作量变化时，根据该操作量的变化，对与前端侧的链接构件 21al连接的多个链接构件21a进行顺次移动控制。由此，没有时间依赖性，可进行与前端侧的链接构件21al的操作量 变化对应的移动控制，因而可提高插入部9的插入性。另外，在变形例2中，为了防止由于上述操作量变化检测部350的 过于敏感的操作量变化的检测而无意图地进行弯曲部14的移动控制，可 以设置图76或图77所示的单元。图76是示出图75的操#量变化检测部的具体结构的框图，图77是 示出在图75的操作量变化检测部内设置了不灵敏区范围设定部的结构的 框图。如图76所示，上述操作量变化检测部350具有变化量计算部351， 其根据操作指令值信号计算前端侧的链接构件21al的操作变化量；以及 检测范围部352，其根据该变化量计算部351的计算结果，以预先设定的 检测级别进行检测，从而输出数据更新信号。另外，上述检测范围部352 能任意设定检测级别。根据这种结构，由于能任意设定上述检测范围部352的前端侧的链 接构件21al的操作变化量的检测级别，因而能防止有意图地进行弯曲部 14的移动控制，可提高安全性。并且，在变形例2中，如图77所示，可以设置能任意设定图76的 检测范围部352的检测范围的不灵敏区范围的不灵敏区范围设定部353。例如，在想要使上述检测范围部352的检测范围的不灵敏区范围变 窄的情况下，手术医生通过操作上述不灵敏区范围设定部353，如图中箭 头方向所示的检测范围部352那样设定成使不灵敏区范围变窄。当然， 反之还能使上述检测范围部352的不灵敏区范围变宽。由此，可进行范围大的前端侧的链接构件21al的操作变化量的检测，可有助于提高安全性。另外，对上述操作量变化检测部350设置在伺服控制器36A内的结 构作了说明，然而不限于此，还可以构成为设置在操作指令部7内。下面，图78至图83涉及实施例6，图78是示出针对各致动器控制 块所设置的伺服控制器整体结构的框图，图79是示出图78的控制块的 输入输出信号的增益和频率的特性的曲线图，图80是示出图78的控制 块的输入输出信号的相位和频率的特性的曲线图，图81和图82是用于 获得图79和图80所示的频率特性的说明图，图81是示出在复开平面中 实轴上的极值和零点值针对虚轴被设定为对象的状态的图，图82是示出 在复开平面中正负实轴上的极值和零点值针对虚轴被设定为对象的状态 的图，图83是示出图78的第1控制块内所包含的滤波器部的框图。在本实施例中，在对上述弯曲部14从前端侧朝基端侧的链接构件 21a进行移动控制的情况下，能控制成可根据操作指令值信号的频率使移 动动作提前或延迟，而不是按时间进行管理。即，通过使从前端侧朝基 端侧顺次传送的操作指令值信号的频率区域内的相位移动来实现。如图78所示，本实施例的控制器5与上述实施例5 —样具有指令控 制部5A以及第1 第n致动器控制块31al 31an，在第1 第n致动器 控制块31al 31an内，与图71所示的连接形态一样设置有多个第1 第 n控制块441Al 441An (以下，将它们总称为控制块441 )。上述第l 第n控制块441Al 441An分别具有用于使所输入的致动 器控制指令信号的相位移动的滤波器部454 (参照图83)。上述滤波器部454具有这样的滤波器特性，即输入输出信号的增 益是恒定的，而且具有并输出预先设定的相位延迟。具体地说，如图83 所示，滤波器部454针对输入信号进行使用了复开平面的有理函数(S — P/S+P: S是拉普拉斯算子，P是极值(零点值))的运算处理，从而获 得增益恒定且具有预先设定的相位延迟的输出信号。艮P，如图79所示，各控制块441的输入输出信号的增益G，如图79所示，不依赖于信号频率f而是一样的，并且，在各输入输出信号分别具 有相位延迟的情况下，这些输入输出信号的相位延迟PO，如图80所示， 不依赖于信号频率f而是一样的。艮P，如图81所示，在复开平面中，实轴(Real)上的极值O和零点 值X针对虚轴(Imag)设定为对象，或者如图82所示，在复开平面中， 正负(+ _)实轴(Real)上的极值O和零点值X针对虚轴(Imag)设 定为对象，从而获得图79和图80所示的频率特性。因此，上述滤波器部454由于使用这种频率特性，因而具有这样的 滤波器特性，即输入输出信号的增益是恒定的，而且具有并输出预先 设定的相位延迟。由此，在图78所示的控制器5中，不使用在实施例5中使用的抽样 保持时间，而使用各第1 第n控制块441Al 441An的滤波器部454的 输入输出信号的相位延迟，从而与上述实施例5 —样能进行多个链接构 件21a的移动控制。另外，在实施例6中，如图84的变形例1所示，可以构成为设置极 /零点设定部455作为相位变更单元，该相位变更单元能调节并设定上述 第1 第n控制块441Al 441An的各滤波器部454的输入输出信号的相 位延迟量。在该情况下，如图81和图82所示，上述极/零点设定部455通过变 更且设定用于决定上述滤波器部454的滤波器特性的极值和零点值，来 使上述第1 第n控制块441Al 441An的输出信号的相位延迟量变化。由此，在使用相位延迟来对上述弯曲部14从前端侧朝基端侧的链接 构件21a进行移动控制的情况下，通过使相位延迟量变化，能控制成可使移动的移动时间提前或延迟。另外，在实施例6的内窥镜装置1中，在构成上述弯曲部14的多个 链接构件21a中进行弯曲动作，以使前端侧的链接构件21al的角度按照 预先设定的各相位延迟量朝基端侧的链接构件21a2 21an顺次移动，然 而可任意变更该相位延迟量，并还能指定变更该相位延迟量的任意的链 接构件21a (也称为对象轴)。图85示出这种实施例6的变形例2。图85是示出上述实施例6的变形例2的框图。如图85所示，在变形例6的控制器5内设置有轴选择部444A、偏 移选择部456以及极/零点选择部455A。上述轴选择部444A指定变更相位延迟量的轴，即任意的链接构件 21a，并把指定信号输出到设定部447A。即，通过设置该轴选择部444A， 可选择变更相位延迟量的任意的轴(链接构件21a)。上述偏移选择部456选择变更由轴选择部444A所选择的链接构件 21a、或者由操作指令部7预先设定的链接构件21a的方向的量，并把偏 移指令值信号输出到设定部447A。即，通过设置该偏移选择部456，在 变更所指定的链接构件21a的方向的情况下，可按照基于上述偏移指令 值信号的量使上述链接构件的方向微妙变化(偏移)来进行调整。上述极/零点选择部455A通过变更决定上述滤波器部454的滤波器 特性的极值和零点值，能任意设定上述第1 第n控制块441Al 441An 的输出信号的相位延迟量，并把所设定的设定信号输出到设定部447A。 即，通过设置上述极/零点选择部455A，能自由设定由于输入输出信号的 相位延迟而从前端侧朝基端侧顺次移动的各链接构件21a之间的动作移 动时间。例如，在慢慢进行插入部9的弯曲部14的移动控制的同时进行插入 的情况下，只要设定成通过上述极/零点选择部455A增大滤波器部454 的上述相位延迟量即可。反之，在迅速进行插入部9的弯曲部14的移动 控制的同时进行插入的情况下，只要设定成通过上述滤波器部454减小 上述相位延迟量即可。另外，这种设定可以对与由上述轴选择部444A所 选择的链接构件21a对应的滤波器部454进行。由此可进行范围大的移 动控制。然后，上述设定部447A被提供来自上述轴选择部444A的指定信号、 来自上述偏移选择部456的偏移指令值信号、以及来自上述极/零点选择 部455A的设定信号，进行基于这些控制信号的设定。艮口，上述设定部447A在被提供了来自上述轴选择部444A的指定信 号的情况下，把基于该指定信号的链接构件21a设定为变更相位延迟量 的链接构件21a。并且，上述设定部447A在被提供了来自上述偏移选择 部456的偏移指令值信号的情况下，设定成按照基于该偏移指令值信号 的量使所指定的链接构件21a的方向变化。而且，在被提供了来自上述极/零点选择部455A的设定信号的情况下，设定对应的滤波器部454的 相位延迟量，以便达到基于该设定信号的相位延迟量。因此，根据变形例2，除了取得与上述实施例6相同的效果以外， 还能任意设定对前端侧的链接构件21al的角度顺次朝基端侧的链接构件 21a2 21an进行移动控制的各链接构件的相位延迟量的动作时间。并且， 可任意设定相位延迟量，并且还能任意设定所指定的链接构件21a的偏 移量。由此，能根据插入状态进行最佳的移动控制，可进一步提高插入 性。另外，在上述变形例2中，不仅利用上述轴选择部444A指定变更相 位延迟量的链接构件21a，还可以使用相位延迟来指定开始角度移动的链 接构件21a (也称为对象轴)。图86涉及本发明的实施例7，是示出针对各致动器控制块所设置的 伺服控制器整体结构的框图，图87至图91示出实施例7的变形例，图 87是示出具有用于设定移动路径的设定单元的伺服控制器整体结构的框 图，图88是用于对由图87的信道设定部能设定的信道进行说明的说明 图，图89是示出信道设定部的输入输出信号的一例的图，图90是示出 由信道设定部的信道设定所使用的置换矩阵的图，图91是示出由信道设 定部所设定的信道设定例的图。本实施例7的内窥镜装置1对实施例5的内窥镜装置作了改良，构 成为，可指定开始移动控制的链接构件21a，并且能选择使该指定的链接 构件21a的角度移动的任意的链接构件21a。如图86所示，本实施例的伺服控制器36A的整体结构与图71所示 的块结构大致相同，然而不同是，设置有轴选择设定部457，以及针对 各抽样保持电路342(342al 342an)所设置的多个开关Sal San、Sla1 Slan。具体地说，输入到第1抽样保持电路342al的操作指令值信号经由 开关Sal被提供给后一级的第2抽样保持电路342a2和开关Sa2。并且，在存储元件343al的输出侧设置有开关Slal ，随着该开关Slal 接通，来自第1抽样保持电路342al的输出信号经由存储元件343al作为第1致动器控制指令信号来输出。输入到第2抽样保持电路342a2的操作指令值信号经由开关Sa2被 提供给后一级的第3抽样保持电路342a3 (未作图示)和开关Sa3 (未作 图示)。并且，在存储元件343a2的输出侧设置有开关Sla2，随着该开关Sla2 接通，来自第2抽样保持电路342a2的输出信号经由存储元件343a2作 为第2致动器控制指令信号来输出。以后，与后一级链接构件21a对应的抽样保持电路342an也一样与 开关San连接，该抽样保持电路342an的存储元件343an的输出侧也与 相同的开关Slan连接。另外，开关Sal和开关Slal被设置成与前端侧的链接构件21al对 应，开关Sa2和开关Sla2被设置成与第二级链接构件21a2对应，以下 同样，开关San和开关Slan被设置成与第n级链接构件21an对应。上述轴选择设定部4457能设定开始移动控制的链接构件21a，并能 设定使该设定的链接构件21a的角度移动的任意的链接构件21a。并且， 上述轴选择设定部457根据该设定的设定内容，控制上述开关Sal San 和开关Slal Slan的切换。在该情况下，上述轴选择设定部457进行如下控制使与所设定的 链接构件21a对应的开关Sa断开，并使设置在与该设定的链接构件21a 对应的存储元件343侧的开关Sla接通。反之，上述轴选择设定部457进行如下控制使与未设定的链接构 件21a对应的幵关Sa接通并把操作指令值信号传送到后一级，同时使设 置在与该设定的链接构件21a对应的存储元件343侧的开关Sla断开， 并且停止致动器控制指令信号的输出。根据这种结构，只要通过上述轴选择设定部457将例如第二级链接 构件21a2指定为开始移动控制的链接构件21a，并将使该链接构件21a2 的角度移动的链接构件21a设定为第4级 第n级链接构件21a4 21an， 就能控制成使第二级链接构件21a2的角度朝第4级 第n级链接构件 21a4 21an移动。由此，与上述实施例5相比能提高插入部9的插入性。另夕卜，在实施例7中可以构成为，如图87的变形例所示，将与网络 设定部461连接的信道设定部460设置在与各链接构件21a对应的存储 元件343的输出侧，并根据由上述网络设定部461所设定的设定信号， 由信道设定部460变更进行移动控制的顺序。在该情况下，上述信道设定部460根据由上述网络设定部461所设 定的设定信号，即表示进行移动控制的顺序的设定信号，变更各存储元 件343al 343an的各自的输出信号的输出路径(也称为信道)。例如，上述信道设定部460如图88所示，当把输入1设定为第1抽 样保持电路342al的输出信号时，能使输入1输出到第1致动器控制指 令信号即输出l、或者第2致动器控制指令信号即输出2、或者第3致动 器控制指令信号即输出3的任一方。同样，上述信道设定部460能使输 入2输出到第1致动器控制指令信号即输出1、或者第2致动器控制指令 信号即输出2、或者第3致动器控制指令信号即输出3的任一方。以下， 输入3……输入n也同样能经由任一输出路径(信道)来输出。艮口，在上述信道设定部460中，在使用了用于变更输出路径的软件 的情况下，根据来自网络设定部461的设定信号，通过如图90所示使用 置换矩阵，可变更信道。艮口，通过使用针对置换矩阵的矩阵运算，无需特别处理就能进行信 道切换。另外，在图90所示的置换矩阵的情况下，是图89所示的输入输出 信号的信道。并且，图91示出由上述信道设定部460设定信道的一例。 如上所示，通过进行将置换矩阵组合的运算，能进行任意信道变更。 因此，根据本变形例，通过设置网络设定部461和信道设定部460， 可任意设定输入输出信号的输出路径(信道)，因而能简单且容易地变更 移动顺序。图92至图94涉及本发明的实施例8，图92是用于对基本的移动控 制进行说明的说明图，图93是用于对基于实施例8中的相对移动量的移 动控制进行说明的说明图，图94是示出针对实施例8中的各致动器控制 块所设置的伺服控制器整体结构的框图，图95是示出图94的相对移动量变换部的具体结构的框图。并且，图96示出实施例8的变形例1，是 用于对基于相对移动量的其他移动控制进行说明的说明图，图97示出实 施例8的变形例2，是示出控制器5和该控制器5的外围设备中的整体结 构的框图。本发明的内窥镜装置1对所指定的链接构件21a的角度顺次朝后级 侧的链接构件21a进行移动控制。这里，例如前端侧的链接构件21al的 角度是45度，当对该45度的角度朝后级侧的链接构件21a2 21a7顺次 进行移动控制时，由于移动角度是45度的绝对移动量，因而在该45角 度到达最基端侧的链接构件21a7的情况下，弯曲部14按照图92所示的 步骤变化姿势。即，当仅是移动控制到端部时，弯曲部14进行弯曲动作， 以便具有图92所示的姿势。因此，在进行操作的情况下，链接具有巻成 一团的形状，有在体腔内处于对患者施加负担的姿势的可能性。因此，在本实施例中，由于进一步考虑弯曲部14的弯曲姿势来提高 插入部9的插入性，因而除了上述的绝对移动量以外，还能利用根据移 动角度的链接构件21a的角度变化量得到的相对移动量(以下称为相对 移动量)来控制各个链接构件21a的角度。具体地说，如图94所示，本实施例的伺服控制器36A的整体结构与 上述实施例5中的图71所示的块结构大致相同，然而不同点是，具有轴 选择部444B和分别设置在与多个链接构件21a对应的多个存储元件 343al 343an的输出侧的多个相对移动量变换部462al 462an。上述轴选择部444B能分别控制上述多个相对移动量变换部462al 462an的接通/断幵。并且，上述轴选择部444B能指定进行与上述实施 例5 —样的图92所示的基于绝对移动量的移动控制(以下称为绝对移动 量移动模式)的链接构件21a，以及进行后述的基于相对移动量的移动控 制(以下称为相对移动量移动模式)的链接构件21a。艮口，上述轴选择部444B针对被指定成执行上述绝对移动量移动模式 的链接构件21a，使对应的输出路径中的相对移动量变换部462断开，将 来自存储元件343的输出信号照原样作为致动器控制指令信号来输出。 另一方面，上述轴选择部444B针对被指定成执行上述相对移动量移动模式的链接构件21a，使对应的输出路径中的相对移动量变换部462接通， 对来自存储元件343的输出信号实施相对移动量变换处理，之后作为致 动器控制指令信号来输出。上述相对移动量变换部462是由上述轴选择部444B控制接通/断开、 并对例如作为输入信号的致动器控制信号实施相对移动量变换处理的微 分电路。图94示出上述相对移动量变换部462 (相对移动量变换部462al 462an)的具体结构。如图94所示，上述相对移动量变换部462具有相对移动量变换电 路463，其取入来自存储元件343的指令值信号，并针对该指令值信号求 出角度的相对移动量(相对变化量)；相对移动量存储部464，其暂时存 储并输出该相对移动量变换电路463的输出信号；变换部465，其反向变 换来自该相对移动量存储部464的相对移动量；以及抽样保持电路466， 其按照所设定的抽样时间对该变换部465的输出信号进行抽样，并反馈 到上述相对移动量变换电路463。艮口，随着上述相对移动量变换部462接通，对应的链接构件21a被 控制成，在转动到基于操作指令值信号的角度之后，反向转动作为该移 动的相对移动量(相对变化量)的角度，并回到原来角度。例如，假定由上述轴选择部444B针对所有的链接构件21a指定了相 对移动量移动模式，则图94所示的上述相对移动量变换部462al 462an 接通。其结果，如图93所示，弯曲部14从前端侧的链接构件21al转动 到如上所述基于操作指令值信号的角度之后，回到原来，然后在该角度 被传递到第二级侧的同时，第二级链接构件21a2也同样动作，以后的后 级侧的链接构件21a3 21a7也顺次同样动作。即，上述弯曲部14进行 弯曲动作，以使前端侧的链接构件21al的角度正好照原样向基端侧移动。因此，根据本实施例，只要利用上述轴选择部444B适当指定执行绝 对移动量移动模式的链接构件21a和执行上述的相对移动量移动模式的 链接构件21a，就能进行更适合目标构件的弯曲动作，因而可进一步提高 插入部9的插入性。另外，在本实施例中，通过改良上述相对移动量变换部462，如图 96的变形例1所示，上述弯曲部14还能进行使正好转动到基于操作指令 值信号的角度的链接构件21a顺次平行移动到基端侧的弯曲动作(移动 动作)。并且，在本实施例中，作为指示执行上述弯曲部14的弯曲动作模式 的单元，可以构成为以下结构，即不是通过操纵杆等操作指令部7进 行操作，而是如图97的变形例2所示，设置输入部470和模式指令值生 成部471,可进行"利用预先设定的运转模式的自动控制"。艮P，如图97所示，变形例2的内窥镜装置1还设置有作为输入I/F 的输入部470，其选择将所指定的角度按什么样的弯曲动作波形进行移动 控制；模式指令值生成部471，其生成基于该输入部470所选择的弯曲动 作波形的模式信号，并输出到图10所示的CPU32;以及通信I/F 472， 其与上述CPU32连接，能对医院内部的其他操作设备、或者用于从医院 外部进行远距离操作的通信设备进行通信。例如，当通过输入部470选择了正弦波时，上述弯曲部14在使所指 定的角度正好如正弦波那样顺次移动的同时进行弯曲动作。并且，当通 过输入部470选择了三角波时，上述弯曲部14在使所指定的角度正好沿 着三角形的各边顺次移动的同时进行弯曲动作。并且，当通过输入部470 选择了矩形波形时，在使任意的角度正好如矩形波形那样顺次移动的同 时进行弯曲动作。另外，可以通过上述输入部470输入上述以外的任意 波形。由此，即使手术医生不操作操纵杆等操作指令部7，只要预先根据 手法选择并设定用于生成最佳的弯曲动作模式的弯曲动作波形，就能自 动地根据手法以最佳的弯曲动作模式对弯曲部14进行移动控制。因此， 可进一步提高插入部9的插入性。另外，在根据本发明的实施例中，对具有构成机械手的插入部驱动 机构20的弯曲部14设置在内窥镜2的插入部9内作了说明，然而还可 以构成为，将上述弯曲部14设置在内窥镜插入辅助工具的插入部内，该 内窥镜插入辅助工具使内窥镜2的插入部9插通来辅助插入部9向管腔内的插入。以上，在本实施例中，为了简单起见实施了与平面动作有关的说明， 然而在内窥镜中，当然可以采用用于进行三维空间内的动作的结构。另外，本发明不限于上述的各实施例及其变形例，能在不背离发明 要旨的范围内实施各种变形。并且，当然可以将上述的各实施例及其变 形例适当组合。
权利要求
1.一种医疗用控制装置，其特征在于，该医疗用控制装置具有医疗用具，其在被插入到被检体内的插入部的前端侧具有将多个链接构件分别自由转动地连设的弯曲部；驱动单元，其用于使上述多个链接构件分别转动来使上述弯曲部进行弯曲动作；指定单元，其指定上述多个链接构件内的至少任一个链接构件，并指定该链接构件的位置和方向；以及控制单元，其运算上述多个链接构件的各自的角度，以便在上述医疗用具的上述弯曲部移动时，在维持由上述指定单元所指定的位置和方向的同时，使由上述指定单元所指定的链接构件和与该链接构件连接的其他链接构件通过上述位置，并且该控制单元根据该运算结果控制上述驱动单元，以使上述多个链接构件转动。
2. 根据权利要求1所述的医疗用控制装置，其特征在于，该医疗用 控制装置具有第1检测单元，该第1检测单元检测上述多个链接构件相 互形成的角度以及该角度的变化量；上述控制单元使用上述第1检测单元的检测结果来运算上述多个链 接构件中的相邻链接构件的各自的角度，并根据该运算结果控制上述驱 动单元，以使上述多个链接构件转动。
3. 根据权利要求1或权利要求2所述的医疗用控制装置，其特征在 于，由上述指定单元所指定的链接构件是上述多个链接构件内的至少最 前端侧的链接构件和该链接构件以外的链接构件的双方。
4. 根据权利要求1至权利要求3中的任一项所述的医疗用控制装置， 其特征在于，上述指定单元具有变更单元，该变更单元按预先设定的量 变更由上述指定单元所指定的链接构件的位置或方向。
5. 根据权利要求1至权利要求4中的任一项所述的医疗用控制装置， 其特征在于，上述控制单元通过使上述驱动单元的驱动停止，可使上述 多个链接构件的全部或一部分自由转动。
6. 根据权利要求5所述的医疗用控制装置，其特征在于，上述指定 单元具有选择单元，该选择单元用于选择进行自由转动的链接构件；上述控制单元可仅使由上述选择单元所选择的链接构件自由转动。
7. 根据权利要求l所述的医疗用控制装置，其特征在于，上述医疗 用控制装置具有设定单元，该设定单元在运算上述多个链接构件的各自 相邻链接构件形成的角度时，设定用于使上述相邻链接构件形成的角度 在预先设定的容许范围内的参数；上述指定单元指定上述多个链接构件内的最前端侧的链接构件的位 置和方向；上述控制单元根据由上述设定单元所设定的参数运算上述多个链接 构件的各自的角度，以便在上述医疗用具的上述弯曲部移动时，在维持 由上述指定单元所指定的位置和方向的同时，使上述最前端侧的链接构 件和与该链接构件连接的其他链接构件通过上述位置，并且上述控制单 元根据该运算结果控制上述驱动单元，以使上述多个链接构件转动。
8. 根据权利要求7所述的医疗用控制装置，其特征在于，该医疗用 控制装置具有第2检测单元，该第2检测单元针对各链接构件检测施加 给上述多个链接构件的各方的力量；上述控制单元根据上述第2检测单元的检测结果变更上述参数，根 据该变更后的参数运算上述多个链接构件中的相邻链接构件的各自的角 度，并根据该运算结果控制上述驱动单元，以使上述多个链接构件转动。
9. 根据权利要求7所述的医疗用控制装置，其特征在于，该医疗用 控制装置具有第1检测单元，该第1检测单元检测上述多个链接构件相 互形成的角度以及该角度的变化量；上述控制单元根据上述第1检测单元的检测结果变更上述参数，根 据该变更后的参数运算上述多个链接构件中的相邻链接构件的各自的角 度，并根据该运算结果控制上述驱动单元，以使上述多个链接构件转动。
10. 根据权利要求1所述的医疗用控制装置，其特征在于，上述医 疗用具在被插入到被检体内的插入部的前端侧具有将与多个弯曲操作线 分别连接的多个链接构件分别自由转动地连设的弯曲部；上述驱动单元通过牵引或松弛上述弯曲操作线的各方来使上述多个链接构件分别转动，使上述弯曲部进行弯曲动作；上述指定单元指定上述多个链接构件内的上述插入部的最前端侧的 链接构件的位置和方向。
11. 根据权利要求10所述的医疗用控制装置，其特征在于，该医疗 用控制装置具有第1检测单元，该第1检测单元检测上述多个链接构件 相互形成的角度以及该角度的变化量；上述控制单元使用上述第1检测单元的检测结果来运算上述多个链 接构件中的相邻链接构件的各自的角度，并根据该运算结果控制上述驱 动单元，以使上述多个链接构件转动。
12. 根据权利要求11所述的医疗用控制装置，其特征在于，当上述 最前端侧的链接构件朝与上述指定单元所指定的方向不同的方向变化 时，上述控制单元使用上述第1检测单元的检测结果来运算与上述最前 端侧的链接构件连接的多个链接构件中的相邻链接构件的各自的角度， 以便按照在上述最前端侧的链接构件的上述变化的方向相反的方向上变 化的量转动，并且上述控制单元根据该运算结果控制上述驱动单元，以 使上述多个链接构件转动。
13. 根据权利要求10至权利要求12中的任一项所述的医疗用控制 装置，其特征在于，上述多个弯曲操作线具有用于使上述弯曲部朝至少2 个方向分别进行弯曲动作的第1和第2弯曲操作线；上述控制单元在上述弯曲部的在上述2个方向的弯曲动作后，控制 上述驱动单元，以使牵引上述第1弯曲操作线的力量与牵引上述第2弯 曲操作线的力量相同，从而使上述弯曲部产生刚性。
14. 一种医疗用控制装置，其特征在于，该医疗用控制装置具有 医疗用具，其在被插入到被检体内的插入部的前端侧具有将多个链接构件分别自由转动地连设的弯曲部；驱动单元，其用于使上述多个链接构件分别转动来使上述弯曲部进 行弯曲动作；指定单元，其指定上述多个链接构件内的上述插入部的最前端侧的链接构件和与上述最前端侧的链接构件连接的链接构件之间的空间内的角度；以及控制单元，其控制上述驱动单元，以便在使上述最前端侧的链接构 件和与上述最前端侧的链接构件连接的链接构件之间的空间内的角度移 动成从上述前端侧朝基端侧顺次相邻的链接构件形成的角度的同时，使 上述多个链接构件转动。
15. 根据权利要求14所述的医疗用控制装置，其特征在于，该医疗 用控制装置具有时间变更单元，该时间变更单元变更使上述最前端侧的 链接构件和与上述最前端侧的链接构件连接的链接构件之间的空间内的 角度移动成从上述前端侧朝基端侧顺次相邻的链接构件形成的角度的各 自的移动时间。
16. 根据权利要求15所述的医疗用控制装置，其特征在于，上述时 间变更单元通过对用于使上述最前端侧的链接构件转动到上述最前端侧 的链接构件和与上述最前端侧的链接构件连接的链接构件之间的空间内 的角度的指令信号的相位进行延迟，来变更使该指令值信号针对与上述 最前端侧的链接构件连接的基端侧的多个链接构件顺次移动的各自的移 动时间。
17. 根据权利要求14至权利要求16中的任一项所述的医疗用控制 装置，其特征在于，该医疗用控制装置具有选择单元，该选择单元选择 使上述指定单元所指定的上述最前端侧的链接构件和与上述最前端侧的 链接构件连接的链接构件之间的空间内的角度顺次移动的链接构件。
18. 根据权利要求14至权利要求17中的任一项所述的医疗用控制 装置，其特征在于，上述控制单元在使上述最前端侧的链接构件和与上 述最前端侧的链接构件连接的链接构件之间的空间内的角度移动的规定 时间后，控制驱动单元，以使上述多个链接构件分别转动成反方向。
19. 根据权利要求1至权利要求18中的任一项所述的医疗用控制装 置，其特征在于，上述医疗用具是在上述插入部的前端侧具有上述弯曲 部的内窥镜。
全文摘要
本发明提供一种医疗用控制装置，通过控制插入部的弯曲部的驱动，以使该弯曲部具有与管腔内的形状一致的形状，可提高医疗用具的插入部的插入性。因此，控制器(5)具有进行弯曲部(14)的姿势控制的伺服控制器(36A)，在该伺服控制器(36A)内设置有点锁定运算部(50)。点锁定运算部(50)根据所提供的前端指令值信息和位置F/B信息，通过前端链接根部坐标位置计算部(51)和反运动学运算部(52)进行用于获得针对前端侧的链接构件(21a1)的伺服位置指令信号和针对该链接构件(21a1)以外的链接构件(21a)的伺服位置指令信号的运算处理，并输出到驱动部(10b)。由此，可在前端侧的链接构件(21a1)和任意的链接构件(21a)的2个部位进行点锁定，其他链接构件(21a)被控制为具有冗余性的姿势。
文档编号A61B1/00GK101227854SQ20068002677
公开日2008年7月23日 申请日期2006年7月20日 优先权日2005年7月25日
发明者河合利昌 申请人:奥林巴斯医疗株式会社