技术领域本公开涉及机械臂设备、校准方法和程序。
背景技术：
最近，在工业领域中，机器人设备正广泛用于较准确且较快速地执行工作。机器人设备的驱动部分可由多连杆结构制成，其中多个连杆通过关节(例如，臂单元)而相互接合，并且通过控制多个关节中的旋转驱动，多连杆结构的驱动整体受到控制。此时，当用机器人设备对目标物体执行工作时，由机器人设备中所设置的成像装置来获取关于目标物体的位置和定向的信息，并且基于关于位置和定向的信息来驱动多连杆结构。例如，专利文献1公开配备臂单元的机器人设备的技术，所述臂单元具有夹持机构以及设置在前缘上的成像构件，其中使机器人设备执行夹持输送机上所输送的目标物体的工作。具体来说，专利文献1所述的技术预先存储夹持机构夹持目标物体的状态下的第一工具位置、夹持机构释放目标物体且移动到指定位置的状态下的第二工具位置以及从成像构件在第二工具位置处采集的图像提取的目标物体的特性部分的坐标。随后，在执行工作时，使夹持机构从第二工具位置移动到第一工具位置，并且夹持目标物体，以使得正传送的目标物体的特性部分的坐标匹配预先存储的坐标。引用文献列表专利文献专利文献1：JP2002-18754A
技术实现要素：
技术问题本文中，具有多连杆结构的机器人设备的控制系统包含指示多连杆结构的状态的内部模型，并且多连杆结构的驱动是基于内部模型来控制。在内部模型中，关于机器人设备内部的坐标系统来表示多连杆结构的几何参数和机械参数。如果因为例如机器人设备中的机械尺寸误差等因素而在机器人设备的内部模型中的坐标系统与真实空间中的坐标系统之间产生偏差量，那么多连杆结构在内部模型中的定向或操作与多连杆结构在真实空间中的定向或操作之间会产生偏差量，并且有可能不能进行期望的驱动控制。因此，在使机器人设备执行工作之前，校准内部模型以校正内部模型中的坐标系统与真实空间中的坐标系统之间的任何偏差量。专利文献1所述的技术的目标是通过基于成像构件所采集的图像信息将某一偏移应用到夹持机构的位置来省去校准机器人设备的繁重工作。然而，专利文献1所述的技术假设机器人设备将重复某些简单操作，并且无法应用在使机器人设备以高自由度执行复杂操作的状况下。以此方式，专利文献1所述的技术未必是通用的，并且对于希望用于更广泛的各种应用的机器人设备来说，仍需要校准机器人设备。然而，即使在校准机器人设备的状况下，成像装置自身在很大程度上也会具有机械尺寸误差等，并且因此有可能例如成像装置的成像范围(视场)和焦点位置等因素可与人们正试图控制的期望范围和位置偏差量。并且，在替换一部分等之后重新校准机器人设备涉及许多步骤，例如，暂时移除成像装置并在完成机器人设备的校准之后重新附接成像装置。因此，在现场进行校准是困难的，并且维护是极其耗时的，从而导致机器人设备的工作效率降低的风险。鉴于上述情形，在配备成像装置的机器人设备中，需要较有效且较精确地校准内部模型的技术。因此，本公开提出能够较有效且较精确地校准内部模型的新颖且改进的机器人设备、校准方法和程序。问题的解决方案根据本公开，提供一种机械臂设备，包含：臂单元，由一个或多个关节单元所接合的多个连杆构成，所述臂单元可连接到成像单元。至少包含关于臂单元的几何信息以及关于成像单元的焦点位置信息的内部模型是使用在成像单元指向真实空间中的参考点的状态下获取的内部模型信息来更新。根据本公开，提供一种校准方法，包含：在由一个或多个关节单元所接合的多个连杆构成的臂单元上所设置的成像单元指向真实空间中的参考点的状态下，获取用于规定至少包含关于臂单元的几何信息以及关于成像单元的焦点位置信息的内部模型的内部模型信息；以及使用所获取的内部模型信息来更新内部模型。根据本公开，提供一种程序，所述程序使计算机的处理器实现包含以下各者的功能：在由一个或多个关节单元所接合的多个连杆构成的臂单元上所设置的成像单元指向真实空间中的参考点的状态下，获取用于规定至少包含关于臂单元的几何信息以及关于成像单元的焦点位置信息的内部模型的内部模型信息；以及使用所获取的内部模型信息来更新内部模型。根据本公开，内部模型不仅包含关于臂单元的几何信息，还包含关于成像单元的焦点信息。此外，进行内部模型的校准，而内部模型的校准包含关于成像单元的焦点信息的校准。因此，可甚至针对可能在成像单元140中含有的几何误差来校准内部模型，进而使得可以较精确地控制成像单元的焦点位置。并且，臂单元和成像单元不需要分开校准，进而使得可以较有效地进行校准。本发明的有利效果根据如上所述的本公开，可以较有效且较精确地校准内部模型。应注意，上文所述的效果未必受限制，并且与所述效果一起或代替所述效果，希望在本说明书中引入的任何效果或可从本说明书预期的其它效果可得以展现。附图说明图1是图示根据本公开的实施例的机械臂控制系统的功能配置的功能框图。图2是图示根据实施例的校准方法的处理程序的实例的流程图。图3是用于描述使用附接到臂单元的夹具进行的校准方法的说明图。图4是用于描述使用附接到臂单元的夹具进行的校准方法的说明图。图5是用于描述使用平面夹具进行的校准方法的说明图。图6是用于描述将根据本公开的实施例的机械臂设备用于医疗用途的应用实例的说明图。图7是图示根据本公开的实施例的机械臂设备的外观的示意图。图8是示意性地图示根据本公开的实施例的关节单元的致动器沿着穿过旋转轴的横截面切割的状态的横截面图。图9A是示意性地图示在驱动轴的轴线方向上观看的图8所图示的转矩传感器的状态的示意图。图9B是图示应用到图8所图示的致动器的转矩传感器的另一示范性配置的示意图。图10是用于描述根据本公开的实施例的理想关节控制的说明图。图11是图示根据本公开的实施例的机械臂控制系统的示范性配置的功能框图。图12是用于描述枢转移动的说明图，其中枢转移动是根据本公开的实施例的臂移动的具体实例。图13是用于描述用于实施图12所图示的枢转移动的运动目的和约束条件的说明图。图14是图示在根据本公开的实施例的机械臂设备中具有冗余自由度的修改实例的外观的示意图。图15是图示根据本公开的实施例的机械臂控制方法的处理程序的流程图。图16是图示根据本公开的实施例的机械臂设备和控制装置的硬件配置的示范性配置的功能框图。具体实施方式下文中，将参照附图来详细地描述本公开的优选实施例。在本说明书和附图中，以相同附图标记来表示具有实质上相同的功能和结构的元件，并且省去重复的解释。描述将按以下次序进行。1.机械臂控制系统的配置2.校准方法3.校准方法的具体实例4.应用实例4-1.医疗机械臂设备的回顾4-2.本公开的实施例4-2-1.机械臂设备的外观4.2.2.广义逆动力学4-2-2-1.虚拟力计算过程4-2-2-2.实际力计算过程4-2-3.理想关节控制4-2-4.机械臂控制系统的配置4-2-5.运动目的的具体实例4-3.机械臂控制方法的处理程序4-4.医疗机械臂设备的概述5.硬件配置6.补充说明在本说明书中，首先，在<1.机械臂控制系统的配置>中，将描述根据本公开的优选实施例的机械臂控制系统的配置。在根据本实施例的机械臂控制系统的<1.机械臂控制系统的配置>中，将主要描述与内部模型的校准相关的功能，而不是与机械臂设备的驱动控制相关的部分。此外，在<2.校准方法>和<3.校准方法的具体实例>中，将描述内部模型校准方法等的细节和具体程序。此后，在<4.应用实例>中，作为根据本实施例的校准方法可应用到的机械臂设备的实例，将描述通过被称为全身协作控制的控制方法来控制驱动的医疗机械臂设备。在<4.应用实例>中，将主要描述与机械臂设备的控制相关的内容。应注意，在下文描述(包含<4.应用实例>)中，将主要用于医疗用途的机械臂设备作用本公开的优选实施例的实例。然而，本实施例不限于此实例，并且还适用于其它领域，例如，工业用途。<1.机械臂设备的配置>首先，将参照图1来描述根据本公开的实施例的机械臂控制系统的配置。图1是图示根据本公开的实施例的机械臂控制系统的功能配置的功能框图。参照图1，根据本实施例的机械臂控制系统2配备机械臂设备10和控制设备20。在本实施例中，用于控制机械臂设备10的驱动的各种计算是由控制设备20执行，并且机械臂设备10的臂单元的驱动是基于计算结果来控制。并且，例如，稍后论述的成像单元140设置在机械臂设备10的臂单元上，并且成像单元140所采集的图像显示在显示设备(未图示)的显示屏上。例如，在机械臂设备10用于例如外科手术等医疗用途的状况下，患者的手术部位由成像单元140采集，并且操作员(外科医生)能够在观察显示采集图像的显示设备的显示屏的同时给予各种治疗。在本文中，根据本实施例的机械臂控制系统2的配置的一个特性部分是包含校准在控制机械臂设备10的驱动时使用的内部模型的功能。因此，在下文描述中，将参照图1来主要描述与机械臂设备10和控制设备20的配置中的内部模型校准相关的功能。出于此原因，在图1中，从图示省去执行关于机械臂设备10的驱动控制的各种计算等的功能，并且仅图示用于进行校准的各种功能。实际上，例如，根据本实施例的机械臂设备10和控制设备20可包含与机械臂设备10的驱动控制相关的各种结构元件，如下文参照图11所论述。将在下文<4.应用实例>中更详细地论述与机械臂设备10的驱动控制相关的各种功能。应注意，根据本实施例的内部模型校准方法可应用到的机械臂设备10的控制方法是任意的，并且不限于下文<4.应用实例>中所述的方法。根据本实施例的校准方法可应用到任何机器人设备，只要机器人设备的驱动大体上使用内部模型的概念来控制即可。机械臂设备10包含臂单元，其中臂单元是由多个关节所接合的多个连杆构成的多连杆结构。通过在可移动范围内驱动臂单元，机械臂设备10控制臂单元的前缘上所设置的前缘单元(在本实施例中，成像单元)的位置和定向。参照图1，机械臂设备10配备臂单元120。此外，机械臂设备10另外可配备未图示的控制单元(例如，图11所图示的臂控制单元110)。控制单元由例如中央处理单元(CPU)等各种类型的处理器中的任一者构成，并且中央控制机械臂设备10的操作，同时还包含控制臂单元120的驱动的功能。通过基于控制设备20所计算的用于控制机械臂设备10的驱动的控制量用此控制单元来控制构成臂单元120的每一关节单元的驱动，整个臂单元120的驱动受到控制。应注意，此控制单元还可分别针对每一关节单元来设置以分别控制每一关节单元的驱动。臂单元120是由多个关节单元所接合的多个连杆构成的多连杆结构。臂单元120的驱动是通过来自上文所论述的控制单元的控制来控制。臂单元120包含关节单元130和成像单元140。应注意，因为臂单元120中所包含的多个关节单元130的功能和配置相互类似，所以图1图示一个关节单元130的配置，作为这多个关节单元130的代表。关节单元130在臂单元120中将连杆可旋转地相互接合，并且还因关节单元130的旋转驱动通过来自上文所论述的控制单元的控制来控制而驱动臂单元120。关节单元130包含关节状态检测单元132。关节状态检测单元132检测关节单元130的状态。本文中，关节单元130的状态可意味关节单元130的运动状态。例如，关节单元130的状态包含例如关节单元130的旋转角度、旋转角速度、旋转角加速度和所产生的转矩等信息。在本实施例中，关节状态检测单元132包含各种传感器，例如，编码器和转矩传感器，并且能够检测关节单元130的旋转角度以及关节单元130的所产生的转矩和外部转矩。关节状态检测单元132将关节单元130的检测状态发送到控制设备20。应注意，虽然在图1中从图示省去，但关节单元130另外可包含具有驱动关节单元130的功能的关节驱动单元。关节驱动单元是构成关节单元130中所设置的致动器的驱动机构，例如，电动机。由于关节驱动单元根据特定控制量来驱动关节单元130，关节单元130被旋转驱动。关节驱动单元的驱动由上文所论述的控制单元控制。例如，构成关节驱动单元的电动机是通过对应于来自控制单元的指令的电流量驱动。成像单元140是臂单元120的前缘上所设置的前缘单元的实例，并且获取成像目标的图像。具体来说，成像单元140由各种类型的成像装置中的任一者构成，例如，相机、显微镜或内窥镜。例如，成像单元140由数字摄像机构成，并且能够获取表示成像目标的图像的图像信号。成像单元140将所获取的图像信号发送到控制设备20。应注意，成像单元140所获取的图像信号可被发送到例如显示器等显示装置(未图示)，并且基于图像信号，由成像单元140采集的采集图像可显示在显示装置上。应注意，例如，在机械臂设备10中，成像单元140设置在臂单元120的前缘上。在图1中，通过示意性地图示关节单元130与成像单元140之间的连杆来表示成像单元140经由多个关节单元130和多个连杆设置在最终连杆的前缘上的状态。然而，本实施例不限于此实例。对于成像单元140来说，设置在臂单元120的某部分上就足够，并且放置位置未必限于前缘。上文因此描述机械臂设备10的功能和配置。接着，将描述控制设备20的功能和配置。参照图1，控制设备20包含存储单元220和控制单元230。存储单元220由例如磁性存储装置或半导体存储装置等存储装置构成，并且存储控制设备20所处理的各种信息。在本实施例中，存储单元220存储机械臂设备10的内部模型。此处，内部模型是用于机械臂设备10的驱动控制的控制模型，并且包含表示将控制的臂单元120的位置和定向的信息(几何信息)。此外，在本实施例中，机械臂设备10的内部模型包含关于臂单元120的几何信息以及关于成像单元140的焦点位置的信息(焦点位置信息)。换句话说，在本实施例中，当校准内部模型时，会进行不仅包含臂单元120的位置和定向还包含成像单元140的焦点位置的校准。在内部模型中，臂单元120的位置和定向以及成像单元140的焦点位置是基于内部模型的坐标系统(下文也表示为第一坐标系统)来表示，并且臂单元120和成像单元140的驱动是关于第一坐标系统而陈述。因此，如果在第一坐标系统与真实空间中的坐标系统(下文也表示为第二坐标系统)之间产生偏差量，那么有可能出现故障，例如，臂单元120未移动到期望位置，或成像单元140的焦点位置未定位在期望点。本文中，内部模型的校准对应于校正第一坐标系统与第二坐标系统之间的任何偏差量的过程。控制单元230由例如CPU等各种类型的处理器中的任一者构成。控制单元230对控制设备20的操作进行中央控制，同时还执行用于校准机械臂设备10的内部模型的各种过程。此外，控制设备20能够基于关节状态检测单元132所检测的关节单元130的状态来执行用于控制机械臂设备10的臂单元120的驱动的各种计算。本文中，在控制单元230的功能中，将详细地描述与内部模型校准相关的功能。控制单元230包含内部模型信息获取单元260和内部模型更新单元270。内部模型信息获取单元260在臂单元120和成像单元140处于特定位置和定向中的状态下获取用于规定内部模型的内部模型信息。本文中，例如，内部模型信息是可规定内部模型的信息，并且包含关于臂单元120的几何信息以及关于成像装置的焦点位置信息。并且，例如，特定位置和定向可以是成像单元140指向参考点的状态，其中参考点是真实空间中的特定点。内部模型信息获取单元260能够在臂单元120和成像单元140处于不同位置和定向中的多个状态下获取多组不同内部模型信息。本文中，臂单元120和成像单元140处于不同位置和定向中的状态可通过在使成像单元140指向特定参考点的同时改变臂单元120和成像单元140的位置和定向来实现，或可通过使成像单元140指向多个不同参考点来实现。虽然稍后论述，但在本实施例中，当校准内部模型时，描述内部模型的特定公式(内部模型公式)基于内部模型信息而得以创建。内部模型公式包含第一坐标系统与第二坐标系统之间的偏差量作为未知数，并且通过获取对应于臂单元120和成像单元140的位置和定向的多组内部模型信息，多个内部模型公式所形成的方程组得以创建。通过对此方程组进行求解，并且将解代入内部模型公式，内部模型被更新(校准)。将更具体地描述内部模型信息。在本实施例中，将关于臂单元120的几何信息、关于成像单元140的焦点位置信息以及关于成像单元140的视场中的失准量的失准信息作为内部模型信息而获取。本文中，成像单元140的视场中的失准量是指指示第一坐标系统与第二坐标系统之间的几何失准量的指数，并且可以是成像单元140的视场相对于真实空间中的对应场的三维失准量。在本实施例中，针对成像单元140指向参考点的状态而获取内部模型信息，其中参考点是第二坐标系统中的特定点。因为成像单元140的视场是基于关于第一坐标系统而陈述的臂单元120和成像单元140的位置和定向来确定，所以当臂单元120和成像单元140的位置和定向被调整成使得成像单元140的视场的中心指向参考点时，成像单元140的视场的中心与参考点之间的偏差量量可被认为指示第一坐标系统与第二坐标系统之间的几何失准量。内部模型信息获取单元260被配置成能够如上文所论述而获取各种类型的内部模型信息。例如，内部模型信息获取单元260包含臂状态获取单元241、焦点位置信息获取单元262和失准信息获取单元263。臂状态获取单元241通过获取臂单元120的臂状态而获取关于臂单元120的几何信息。本文中，臂状态意味臂单元120的运动状态。例如，臂状态包含例如臂单元120的位置、定向、速度、加速度和力等信息。臂状态获取单元241能够基于关节状态检测单元132所检测的关节单元130的状态而获取臂单元120的臂状态。在本实施例中，臂状态获取单元241在成像单元140指向参考点(其中参考点是真实空间中的特定点)的情况下获取臂状态，并且能够获取臂状态中所包含的关于臂单元120的几何信息作为内部模型信息。焦点位置信息获取单元262获取关于成像单元140的焦点位置信息。在本实施例中，焦点位置信息获取单元262能够在成像单元140指向参考点(其中参考点是真实空间中的特定点)的情况下获取关于成像单元140的焦点位置信息作为内部模型信息。例如，可基于成像单元140的焦距而获取关于成像单元140的焦点位置信息。在本实施例中，还可通过将关于成像单元140的焦距的信息从成像单元140发送到焦点位置信息获取单元262而获取关于成像单元140的焦点位置信息。应注意，例如，焦距可在成像单元140的焦点聚焦在参考点上时由成像单元140基于成像单元140内的光学系统的状态(例如，用于焦点调整的镜头的位置)而计算。或者，成像单元140可将关于聚焦时的光学系统的状态的信息发送到焦点位置信息获取单元262，并且焦距的计算可由焦点位置信息获取单元262执行。失准信息获取单元263获取关于成像单元140的视场中的失准量的失准信息。在本实施例中，失准信息获取单元263能够在成像单元140指向参考点(其中参考点是真实空间中的特定点)的情况下获取关于成像单元140的视场的失准信息作为内部模型信息。例如，可基于成像单元140所采集的采集图像而获取关于成像单元140的视场的失准信息。在本实施例中，可通过将关于成像单元140所采集的采集图像的信息从成像单元140发送到失准信息获取单元263而获取失准信息。具体来说，失准信息获取单元263能够对采集图像执行适当图像分析处理，因而例如计算采集图像的中心(即，视场的中心)与参考点之间的三维偏差量，并且获取所述偏差量作为失准信息。应注意，图像分析处理未必需要由失准信息获取单元263执行，并且还可由成像单元140或某一其它任意结构元件执行。如上文所论述，内部模型信息获取单元260能够在臂单元120和成像单元140处于不同位置和定向中的多个状态下获取多组不同内部模型信息。换句话说，在本实施例中，臂状态获取单元241、焦点位置信息获取单元262和失准信息获取单元263能够在臂单元120和成像单元140处于不同位置和定向中的多个状态下，分别获取关于臂单元120的几何信息、关于成像单元140的焦点位置信息以及关于成像单元140的视场的失准信息。内部模型信息获取单元260(臂状态获取单元241、焦点位置信息获取单元262和失准信息获取单元263)将所获取的内部模型信息提供到内部模型更新单元270。内部模型更新单元270使用内部模型信息获取单元260所获取的内部模型信息来更新内部模型。具体来说，内部模型更新单元270首先将所获取的内部模型信息表示为内部模型公式。如上文所论述，内部模型公式是描述内部模型的公式，并且被表示为包含第一坐标系统与第二坐标系统之间的偏差量作为未知数的方程式。本文中，在内部模型信息的获取期间使用的参考点被设置为具有已知坐标(第二坐标系统中的坐标)的点，并且关于参考点的坐标的信息预先存储在可由内部模型更新单元270存取的存储区域(例如，存储单元220)中。基于关于参考点的坐标的此信息，内部模型更新单元270能够创建包含第一坐标系统与第二坐标系统之间的偏差量作为未知数的内部模型公式。并且，在本实施例中，因为多组内部模型信息可由内部模型信息获取单元260获取，所以内部模型更新单元270能够创建多个内部模型公式所形成的方程组。本文中，内部模型公式中的未知数的数量可等于对应于臂单元120的驱动轴的数量。具体来说，针对构成臂单元120的每一关节单元130，可设置对应于三个相互正交的方向(例如，x轴方向、y轴方向和z轴方向)以及围绕这些轴的旋转方向的六个未知数。此外，如果将成像单元140的相对于臂单元120的定向配置为可控制的，那么可设置对应于三个相互正交的方向(所述方向是成像单元140的驱动轴)的三个未知数。此外，还可将每一连杆的x轴方向、y轴方向和z轴方向上的挠曲设置为未知数。可根据所涉及的内部模型来决定特定内部模型公式的形式以及未知数的数量。在本实施例中，内部模型信息获取单元260获取足以使必要数量的内部模型公式的创建能够计算内部模型公式中的未知数(换句话说，内部模型公式的数量等于或大于未知数的数量)的内部模型信息。因此，内部模型更新单元270能够创建足以能够对未知数进行求解的内部模型公式，建立方程组且通过分析或数值计算来大致上计算未知数。内部模型更新单元270使用所计算的未知数(从方程组获得的解)来更新内部模型。具体来说，将从方程组获得的解代入内部模型公式的未知数，并且通过内部模型公式来建构内部模型。因为从方程组获得的解表示内部模型中的第一坐标系统与真实空间中的第二坐标系统之间的失准，所以通过使用解来更新内部模型，可以校正内部模型中的失准，或换句话说，校准内部模型。因此，上文参照图1来描述根据本公开的实施例的机械臂控制系统的配置。如上所述，在本实施例中，将包含关于成像单元140的焦点位置信息的内部模型预备为机械臂设备10的内部模型。随后，当校准内部模型时，进行包含此焦点位置信息的校准。因此，可不仅针对机械臂设备自身，而且针对可能在成像单元140中含有的几何误差，来校准内部模型，进而使得可以较精确地控制成像单元的焦点位置。此外，因为机械臂设备10和成像单元140被表示为同一内部模型，并且当校准内部模型时按集成方式来校准，所以例如，不需要例如在校准期间从机械臂设备10移除成像单元140等工作，进而使得可以较有效地进行校准。应注意，虽然上文实施例的描述采用配备臂单元120的机械臂设备10的实例作为驱动单元，但本实施例不限于此实例。本实施例涉及包含驱动单元设有成像单元的配置的机器人设备，建构不仅包含驱动单元的配置而且包含成像单元的焦点位置的内部模型，并且甚至针对成像单元的焦点位置来校准内部模型。因此，根据本实施例的内部模型校准技术适用于任何机器人设备，只要机器人设备包含成像单元且机器人设备的驱动使用内部模型的概念来控制即可。此外，例如，根据本实施例的机械臂设备10的应用不限于医疗用途。在本实施例中，通过甚至针对成像单元的焦点位置来校准内部模型，可以在驱动控制期间精确地控制成像装置的焦点位置。因此，根据本实施例的内部模型校准技术可有利地应用到工业领域中的设备，例如，用于详细地观察产品以检查产品或检验产品的外观的工作的机械臂设备，并且还应用到其它领域中所使用的机器人设备。根据实施例的机械臂控制系统2的上述组件中的每一者可使用通用部件或电路来配置，并且可由专用于每一组件的功能的硬件配置。此外，组件的所有功能可由CPU等执行。因此，将使用的配置可根据在执行本实施例时的技术水平而适当地改变。此外，可以创建用于实施根据本实施例的机械臂控制系统2的功能的计算机程序，并且将计算机程序安装在个人计算机等中。此外，还可以提供存储计算机程序的计算机可读记录介质。记录介质的实例包含磁盘、光盘、磁光盘和闪速存储器。此外，例如，计算机程序可经由网络而不是使用记录介质来递送。<2.校准方法>接着，将参照图2来描述根据本实施例的校准方法的处理程序。图2是图示根据本实施例的校准方法的处理程序的实例的流程图。应注意，例如，图2的流程图所图示的每一过程可由图1所图示的机械臂控制系统2的功能配置执行。参照图2，在根据本实施例的校准方法中，首先，移动臂单元120，并且使成像单元140指向参考点，其中参考点是真实空间中的特定点。随后，将成像单元140的焦点位置与参考点对准(步骤S101)。例如，移动臂单元的过程可由操作员在参照成像单元140所采集且显示在特定显示装置上的图像的同时手动地进行，或可通过根据特定控制程序驱动臂单元120来进行。并且，例如，将成像单元140的焦点位置与参考点对准的过程可由操作员在参照成像单元140所采集的图像的同时手动地进行，或如果成像单元140具有自动聚焦(AF)功能，那么使用AF功能来进行。接着，在成像单元140指向参考点的情况下，获取关于臂单元120的几何信息、关于成像单元140的焦点位置信息以及关于成像单元140的视场的失准信息(步骤S103)。例如，此过程对应于图1所图示的内部模型信息获取单元260(臂状态获取单元241、焦点位置信息获取单元262和失准信息获取单元263)所进行的过程。接着，基于所获取的内部模型信息而创建描述内部模型的内部模型公式(步骤S105)。内部模型公式可包含内部模型中的第一坐标系统与真实空间中的第二坐标系统之间的偏差量作为未知数。在步骤S101和步骤S103中，如果在臂单元120和成像单元140处于不同位置和定向中的多个状态下获取多组不同内部模型信息，那么基于多组内部模型信息创建由多个内部模型公式构成的方程组。接着，例如，在特定存储装置(例如，存储单元220)中保存所创建的内部模型公式。此外，参考存储装置，检查迄今创建的方程式(内部模型公式)的数量(步骤S107)。接着，使用方程式的所检查的数量来确定是否已创建特定数量的方程式(步骤S109)。本文中，特定数量可以是对方程式进行求解所需的数量(换句话说，等于或大于方程式中所包含的未知数的数量的任意数量)。如果方程式的数量不足，那么过程返回到步骤S101，并且重复步骤S101到步骤S107的处理。因此，获取对应于臂单元120和成像单元140的多个不同位置和定向的多组内部模型信息，并且创建对应于这多组内部模型信息的多个内部模型公式。在步骤S109中，如果确定已创建特定数量的方程式，那么过程进行到步骤S111，并且计算由这些方程式构成的方程组的解。可使用在对方程组进行求解时使用的各种所建立的算法以分析方式或数值方式进行此过程。最终，通过将所获得的解代入内部模型公式，更新内部模型以消除第一坐标系统与第二坐标系统之间的偏差量，并且校准内部模型(步骤S113)。应注意，例如，步骤S105到步骤S113所图示的过程可由图1所图示的内部模型更新单元270进行。因此，上文参照图2来描述根据本实施例的校准方法的处理程序。<3.校准方法的具体实例>接着，将描述根据本实施例的校准方法的具体实例。如上文所论述，可将成像单元140在获取内部模型信息时指向的参考点设置为真实空间中具有已知坐标的特定点。可按任何方式设置参考点，只要机械臂设备10与所选择的点之间的位置关系被良好地定义即可。当校准内部模型时，可在改变臂单元120和成像单元140的位置和定向的同时获取多组内部模型信息。例如，可以在围绕机械臂设备10的真实空间中设置多个参考点，并且在使成像单元140接连指向这些点中的每一者的同时获取每一参考点的内部模型信息。然而，通过此方法，预先设置参考点的负担较大，并且在获取内部模型信息时的臂单元120的操作量也较大，并且因此工作负荷有可能增加。此时，将使用特定夹具来设置此参考点的方法作为较有效地执行校准的方法的实例来描述。应注意，在下文所述的具体实例中，利用通过根据本实施例的机械臂设备10的驱动控制实现的操作中的一者(被称为枢转操作)。枢转操作是在臂单元120上所设置的成像单元140指向三维空间中的特定点(下文也称为枢转中心点)的情况下执行，并且是在顶点位于枢转中心点处的圆锥表面上方移动的操作。此外，对于枢转操作来说，通过将枢转中心点与成像单元140之间的距离保持固定，还可以使成像单元140在居中于枢转中心点上的半球体上方移动。此外，对于枢转操作来说，还可以执行如下操作：保持枢转中心点锁定在成像装置的光轴上且仅改变枢转中心点与成像装置之间沿着光学方向的距离。通过使用枢转操作且将枢转中心点视为校准的参考点，可以较有效地获取内部模型信息。应注意，因为将在下文<4.应用实例>中详细地描述用于实现此枢转操作的具体机械臂设备控制方法，所以此时省去详细描述。(3-1.使用附接到臂单元的夹具进行的校准方法)将参照图3和图4来描述使用附接到臂单元的夹具(固定装置)进行的校准方法。图3和图4是用于描述使用附接到臂单元的夹具进行的校准方法的说明图。对于此具体实例中的校准方法来说，夹具331设置在机械臂设备310的臂单元320的前缘上，如图3所图示。夹具331被塑形为在特定方向上突起，并且到夹具331的前缘332为止的长度大致上匹配在臂单元320的前缘上所设置的成像装置330的特定焦距下的工作距离(WD)。本文中，作为实例，假设到夹具331的前缘332为止的长度被调整成匹配成像装置330在200(mm)的焦距下的WD(焦距的WD)。并且，夹具331附接到臂单元320，以使得前缘332的位置大致上匹配成像装置330的视场的中心340。换句话说，当成像装置330的焦距在内部模型被适当地校准的状态下调谐到200(mm)时，焦点位置与夹具331的前缘332对准。本文中，成像装置330和夹具331两者附接到臂单元320的前缘，但优选地，夹具331未附接到成像装置330，而是附接到臂单元320。这是因为，如果夹具331附接到成像装置330，那么有可能夹具331自身的附接可能影响成像装置330的驱动和光学系统，并且存在不能获取准确内部模型信息的风险。然而，如果成像装置330的外壳足够强且夹具331对成像装置330的驱动和光学系统的影响足够小，那么夹具331也可附接到成像装置330。机械臂设备310配备基座单元350和臂单元320，其中基座单元350是基座，并且臂单元320从基座单元350延伸。并且，臂单元320由被多个关节单元321接合在一起的多个连杆322构成。臂单元320、连杆322和关节单元321对应于图1所图示的臂单元120、连杆和关节单元130。在图3所图示的实例中，机械臂设备310的臂单元320包含六个关节单元321，并且被配置成具有六个自由度。在图3中，每一关节单元321所拥有的六个运动方向(三个相互正交的轴线方向以及围绕三条轴线的旋转方向)由箭头示意性地图示。并且，在本实施例中，夹具331的前缘332的定向可在三个轴线方向上改变。对于使用夹具331进行的校准方法来说，首先，在夹具331附接到臂单元320的前缘的状态下，获取关于臂单元320的几何信息以及指示夹具331的前缘332的位置的几何信息。例如，在另一夹具用于将夹具331的前缘332锁定在空间中的特定点(因此，枢转操作是使用另一夹具而实现)的状态下，在改变臂单元320的位置和定向的同时获取多组关于臂单元320的几何信息以及指示夹具331的前缘332的位置的几何信息。例如，此信息获取可由上文所论述的图1所图示的臂状态获取单元241进行。因此，可计算臂单元320的每一关节单元321的六条轴线的坐标以及夹具331的前缘332的坐标。此时，如上文所论述，例如，到夹具331的前缘332为止的长度被调整成对应于针对成像装置330中的200(mm)的焦距的WD。因此，对于成像装置330的调谐到200(mm)的焦距来说，获取关于成像装置330的焦点位置信息以及关于视场的中心340与夹具331的前缘332之间的失准的失准信息。例如，可根据对成像装置330所采集的采集图像的图像分析来获取失准信息。成像装置330的视场的中心340与夹具331的前缘332之间的失准可被认为是内部模型中发源于针对成像装置330的200(mm)的焦距的焦点(焦点坐标(WD200))处的坐标系统与真实空间中发源于夹具331的前缘332处的坐标系统之间的失准。例如，此信息获取可由上文所论述的图1所图示的焦点位置信息获取单元262和失准信息获取单元263进行。应注意，当成像装置330的焦距被调谐到200(mm)时，可在对应于焦距的WD与到夹具331的前缘332为止的长度之间存在略微偏差量。因为WD的略微偏差量可由成像装置330的AF功能校准，所以还可在使用AF功能聚焦在夹具331的前缘332上的状态下获取关于成像装置330的焦点位置信息以及关于视场的中心340与夹具331的前缘332之间的失准的失准信息。基于此所获取的信息，机械臂设备10能够针对200(mm)的焦距而校准内部模型。例如，此过程可由上文所论述的图1所图示的内部模型更新单元270进行。此时，通过校准来校正成像装置330的针对200(mm)的焦距的焦点位置与夹具331的前缘332之间的失准，但如果成像装置330的焦距改变，那么夹具331的前缘332可能未必定位在成像装置330的光轴上。因此，改变成像装置330的焦距，并且针对其它焦距来校正光轴的失准。具体来说，从臂单元320移除夹具331，并且将夹具331的前缘332出现的点(这也是在执行校准之后成像装置330的针对200(mm)的焦距的焦点位置(视场的中心340))设置为枢转操作的枢转中心点。此时，将测量参考334(其为充当指示位置的标记的夹具)放置在真实空间中的对应于枢转中心点的点处(图4(a))。在图4(a)所图示的状态下，通过进行校准，枢转中心点和测量参考334匹配。在此状态下，臂单元320的驱动受到控制，以使成像装置330执行枢转操作，并且对于锁定在成像装置330的光轴上的枢转中心点来说，枢转中心点与成像装置330之间沿着光轴方向的距离改变达等于特定焦距的量。图4图示将成像装置330移动到对应于400(mm)的焦距的位置的状况(图4(b))作为实例。理想上，希望即使在移动成像装置330之后，测量参考334也仍然定位在成像装置330的光轴上，但实际上，可能在光轴与测量参考334之间产生偏差量。同样，理想上，希望在移动之后当成像装置330聚焦在测量参考334上时，焦距是400(mm)，但实际上，在移动之后，可能在400(mm)的设置值与焦距之间产生偏差量。在图4中，将这些偏差量示意性地图示为基于测量参考334(固定坐标)和焦点坐标(WD400)的坐标系统之间的移位量。在图4(b)所图示的状态下，例如，通过分析成像装置330所采集的采集图像，可获取关于视场的中心340与测量参考334之间的失准的信息以及关于成像装置330的焦距的信息。机械臂设备10通过将关于失准的所获取的信息以及关于焦距的所获取的信息用作表示成像装置330的光轴上的移位量的参数，能够针对400(mm)的焦距而校准内部模型(校正光轴上的移位)。通过类似程序，还可在通过使用枢转操作在光轴方向上移动成像装置330的同时针对其它焦距而校准内部模型。作为实例，图4图示如何在将成像装置330移动到对应于600(mm)的焦距的位置的状况下，类似地获取成像装置330的视场的中心340与测量参考334之间的失准(图4(c))。因此，通过将关于失准的所获取的信息用作表示成像装置330的光轴上的移位量的参数，可类似地针对600(mm)的焦距校准内部模型(可校正光轴上的移位)。在图3和图4所图示的实例中，仅图示200(mm)、400(mm)和600(mm)的焦距的状况，但实际上，可在对应于成像装置330可在使用期间采用的可能焦距的范围内适当地移动成像装置330，并且可在适当时针对所述范围内的若干焦距来进行类似过程。因此，可甚至针对成像装置330的焦点位置(光轴上的移位)来校准机械臂设备10。因此，上文参照图3和图4来描述使用附接到臂单元的夹具进行的校准方法。(3-2.使用平面夹具进行的校准方法)将参照图5来描述使用平面夹具(平坦夹具)进行的校准方法。图5是用于描述使用平面夹具进行的校准方法的说明图。对于此具体实例中的校准方法来说，如图5所图示，通过用设置在机械臂设备的臂单元360的前缘上的成像装置370对平坦夹具380进行成像来进行校准。在平坦夹具380的平面的一个点处，充当测量的参考的测量参考381作为可由成像装置370以光学方式识别的标记来设置。平坦夹具380附于真实空间中的特定位置处，或换句话说，测量参考381可被设置为真实空间中的参考点。在图5中，为了简单起见，主要图示机械臂设备的配置中的臂单元360。虽然在图5中从图示省去，但实际上，机械臂设备可由安装在例如基座等台座的顶部上的臂单元360构成。机械臂设备的臂单元360由多个关节单元361所接合的多个连杆362构成。臂单元360、连杆362和关节单元361对应于图1所图示的臂单元120、连杆和关节单元130。将参照图5来详细地描述使用平坦夹具380进行的校准方法。对于此校准方法来说，首先，调整臂单元360的位置和定向，以使得成像装置370指向平坦夹具380的测量参考381。随后，在成像装置370的焦点位置调谐到测量参考381的情况下，将测量参考381设置为枢转中心点，并且使成像装置370执行枢转操作。根据此枢转操作，理想上，充当枢转中心点的测量参考381应始终定位在成像装置370的光轴上(换句话说，视场的中心和测量参考381应对齐)，但实际上，如果尚未进行校准，那么可能在识别为内部模型的枢转中心点与真实空间中的测量参考381之间产生偏差量，并且可能在成像装置370的视场的中心与测量参考381之间产生偏差量。因此，为了进行校准，执行枢转操作，并且在改变臂单元360和成像装置370的位置和定向的同时接连获取内部模型信息(关于臂单元360的几何信息、关于成像装置370的焦点位置信息以及关于成像装置370的视场的失准信息)。例如，此获取内部模型信息的过程可由上文所论述的图1所图示的内部模型信息获取单元260进行。此时，可通过分析成像装置370所采集的采集图像而获取关于成像装置370的视场的失准信息。在图5中，作为实例，示意性地图示成像装置370在两个不同定向(第一定向和第二定向)所采集的采集图像的状态。如图5所图示，因为在采集图像中描绘了平坦夹具380和测量参考381，所以可基于采集图像来测量视场371的中心372与平坦夹具380的测量参考381之间的三维失准。在以各种方式改变臂单元360和成像装置370的位置和定向的同时进行内部模型信息的获取，直到获取足以进行校准的内部模型信息为止(即，直到创建了特定数量的方程式(内部模型公式)为止)。随后，基于所获取的内部模型信息来校准机械臂设备的内部模型。例如，此过程可由上文所论述的图1所图示的内部模型更新单元270进行。因此，上文参照图5来描述使用平面夹具(平坦夹具)进行的校准方法。如上所述，例如，与通过采用定位在半空中的任意点作为参考点来进行校准的状况相比，通过使用夹具331和380且还使用枢转操作，可以较容易地且在对操作员造成较小负担的情况下进行校准。因此，可实现较有效的校准工作。<4.应用实例>在本实施例中，通过上文所述的技术来校准的内部模型可用于执行机械臂设备10的驱动控制。下文中，将描述根据本实施例的用于控制机械臂设备10的机械臂控制系统的配置以及机械臂控制方法的处理程序。本文中，根据本实施例的机械臂设备10有利地适用为医疗用途的机械臂设备。因此，在下文中，将通过采用医疗用途的机械臂设备的实例来描述机械臂设备10的驱动控制的实施例。(4-1.医疗用途的机械臂设备的调查)首先，为了进一步阐明本公开，将描述导致下文所述的实施例的本发明者的理念的背景。最近，在工业领域中，机器人设备正广泛用于较准确且较快速地执行工作。此处，位置控制和力控制被视为机器人设备和关节单元中的每一者的控制方法。例如，在位置控制中，将例如角度等指令值提供到关节单元的致动器，并且根据指令值来控制关节单元的驱动。与此同时，在力控制中，给出由整个机器人设备施加到任务目标的力的目标值，并且控制关节单元的驱动(例如，关节单元所产生的转矩)以使得目标值所指示的力被实施。通常，多数机器人设备是通过位置控制来驱动，这是因为便于控制，并且系统配置简单。然而，因为位置控制无法容易地灵活应付外部力，所以位置控制通常被称为“硬控制”，并且位置控制不适用于机器人设备在执行与各种外部世界的物理交互(例如，与人的物理交互)的同时执行任务。与此同时，力控制具有复杂系统配置，但可实施动力级别的“软控制”，并且因此力控制是特别适用于机器人设备执行与人的物理交互的控制方法，也是具有优良可用性的控制方法。例如，作为应用力控制的机器人设备的实例，参考JP2010-188471A，其中JP2010-188471A是本说明书的同一申请人的在先申请。专利文献1公开一种机器人设备，其中所述机器人设备具有以两个轮子配置的移动机构以及以多个关节单元配置的臂单元，并且执行控制，以使得轮子和关节单元整体以协作方式来驱动(执行全身协作控制)。与此同时，在近年来，在医疗领域中，已尝试使用平衡臂，其中在执行各种医疗程序(例如，外科手术或检查)时，各种医疗单元(前缘单元)安装在臂单元的前缘处。例如，已提出一种方法，其中具有成像功能的各种成像装置(例如，显微镜、内窥镜或相机)作为前缘单元而安装在平衡臂的臂单元的前缘上，并且从业人员(用户)在观察成像装置所采集的医疗程序部分的图像的同时执行各种医疗程序。然而，平衡臂必须配备用于在移动臂单元时维持力平衡的平衡配重(也称为配重或平衡器)，并且因此装置大小倾向于增大。因为必须确保医疗程序的任务空间，所以用于医疗程序中的装置必须大小较小，但难以在正提出的一般平衡臂中满足此需求。此外，在平衡臂中，只有臂单元的一些驱动，例如，只有用于在(二维)平面上移动前缘单元的双轴驱动是电驱动，并且周围的从业人员或医务人员进行的手动定位对于臂单元和前缘单元的移动来说是必要的。因此，在一般平衡臂中，难以在拍摄时确保稳定性(例如，前缘单元的定位准确性、振动抑制等)且确保可以例如在视点固定在患者身体的特定部分的状态下在各种方向上观察的观察自由度。明确地说，当用附接到臂单元的成像装置来观察手术部位时，需要能够在保持视点锁定到手术部位的同时，从不同具体和不同角度观察手术部位。此观察可通过使成像装置执行枢转操作来实现，但用平衡臂执行枢转操作需要如上文专利文献1所述的复杂机械配置，并且难以实现高操作性。鉴于此情形，已提出通过位置控制来控制驱动的医疗机械臂设备作为替换平衡臂的装置。然而，为了较有效地执行医疗程序且减小用户的负担，使用户能够较直观地控制臂单元以及作为前缘单元安装的成像单元的位置或姿势的高操作性对于机械臂设备的驱动控制来说是必要的。在通过位置控制来控制驱动的机械臂设备中，难免满足此用户需求。因此，需要通过实现能够以较高稳定性和较高操作性执行臂单元的驱动控制的机械臂设备来进一步减小用户负担。并且，从医疗用途的观点来看，需要机械臂设备具有如下文所述的特性。将参照图6来描述根据本公开的实施例的机械臂设备用于医疗用途的状况的应用实例，以及用于医疗用途的机械臂设备中所需的特性的收集。图6是用于描述根据本公开的实施例的机械臂设备用于医疗用途的状况的应用实例的说明图。图6示意性地图示使用根据本实施例的机械臂设备进行的示范性医疗程序。具体来说，图6图示充当从业人员(用户)520的医生例如使用手术器械521(例如，手术刀、镊子和钳子)来对医疗程序台530上的医疗程序目标(患者)540执行外科手术的实例。在下文描述中，医疗程序是指包含充当用户520的医生对医疗程序目标540的患者执行的各种医疗的一般概念，例如，外科手术或检查。图6的实例将外科手术作为医疗程序的实例来图示，但使用机械臂设备510进行的医疗程序不限于外科手术，并且可以是各种其它医疗程序，例如，使用内窥镜进行的检查。根据本实施例的机械臂设备510安装在医疗程序台530的一侧。机械臂设备510包含充当基座的基座单元511以及从基座单元511延伸的臂单元512。臂单元512包含多个关节单元513a、513b、513c、关节单元513a和513b所连接的多个连杆514a和514b以及臂单元512的前缘处所安装的成像单元515。在图6所图示的实例中，为了简单起见，臂单元512包含三个关节单元513a到513c以及两个连杆514a和514b，但实际上，例如，鉴于臂单元512和成像单元515的位置和姿势的自由度，关节单元513a到513c与连杆514a和514b的数量和形状以及关节单元513a到513c的驱动轴的方向可被适当地设置以表示期望自由度。关节单元513a到513c具有连接连杆514a和514b以使之可以旋转的功能，并且，随着关节单元513a到513c被旋转驱动，臂单元512的驱动受到控制。此处，在下文描述中，机械臂设备510的每一组件的位置是针对驱动控制而指定的空间中的位置(坐标)，并且每一组件的姿势是相对于针对驱动控制而指定的空间中的任意轴线的方向(角度)。此外，在下文描述中，臂单元512的驱动(或驱动控制)是指通过执行关节单元513a到513c的驱动(或驱动控制)以及关节单元513a到513c的驱动(或驱动控制)来改变臂单元512的每一组件的位置和姿势(控制臂单元512的每一组件的位置和姿势的改变)。各种医疗设备作为前缘单元而连接到臂单元512的前缘。在图6所图示的实例中，成像单元515作为示范性前缘单元而安装在臂单元512的前缘处。成像单元515是获取拍摄目标的图像(拍摄图像)的单元，并且例如是能够采集移动图像或静止图像的相机。如图6所图示，臂单元512和成像单元515的姿势或位置受机械臂设备510控制，以使得臂单元512的前缘处所安装的成像单元515对医疗程序目标540的医疗程序部分的状态进行拍摄。臂单元512的前缘处所安装的前缘单元不限于成像单元515，并且可以是各种医疗设备。例如，医疗设备包含在执行医疗程序时使用的各种单元，例如，内窥镜、显微镜、具有成像功能的单元(例如，成像单元515)、各种医疗程序器械和检查设备。如上所述，根据本实施例的机械臂设备510是配备医疗设备的医疗机械臂设备。此外，具有两个成像单元(相机单元)的立体相机可安装在臂单元512的前缘处，并且可执行拍摄，以使得成像目标作为三维(3D)图像而显示。应注意，设有成像单元515或用于对医疗程序的部位进行成像的相机单元(例如，立体相机)的机械臂设备510也可被称为视频显微镜机械臂设备。此外，例如监视器或显示器等显示装置550安装在面向用户520的位置处。成像单元515所采集的医疗程序部分的采集图像显示在显示装置550的显示屏上。用户520可在观看显示装置550的显示屏上所显示的医疗程序部分的采集图像的同时执行各种治疗。如上所述，在本实施例中，在医疗领域中，提出经由机械臂设备510而在对医疗程序部分进行拍摄的同时执行外科手术的技术。此处，在各种医疗程序(包含外科手术)中，有必要通过有效地执行医疗程序来减轻用户520和患者540的疲劳或负担。为了满足此需求，例如，在机械臂设备510中，以下能力是视为合乎需要的。首先，作为第一点，机械臂设备510应确保外科手术的任务空间。如果在用户520对医疗程序目标540执行各种治疗时，臂单元512或成像单元515阻挡从业人员的视野或阻碍执行治疗的手的运动，那么外科手术的效率降低。此外，在图6中，虽然未图示，但例如在实际外科手术场景中，执行将器械递给用户520或检查患者540的各种生命体征等各种支援任务的多个其他医生和/或护士通常在用户520和患者540周围，并且存在用于执行支援任务的其它装置，并且因此外科手术环境是复杂的。因此，较小大小在机械臂设备510中是合乎需要的。接着，作为第二点，机械臂设备510应具有用于移动成像单元515的高操作性。例如，用户520可希望根据手术部分或手术内容而在对医疗程序部分执行治疗的同时以各种位置和角度观察同一医疗程序部分。为了改变观察医疗程序部分的角度，有必要相对于医疗程序部分改变成像单元515的角度，但同时，较希望在成像单元515的拍摄方向固定到医疗程序部分的状态下(即，在对同一部分进行拍摄的同时)，仅改变拍摄角度。因此，例如，机械臂设备510应具有例如转动移动(枢转移动)等高自由度的操作性，其中在转动移动(枢转移动)中，成像单元515在将医疗程序部分作为顶点的圆锥的表面内移动，并且圆锥的轴线在成像单元515的拍摄方向固定到医疗程序部分的状态下用作枢转轴。因为成像单元515的拍摄方向固定到特定医疗程序部分，所以枢转移动也被称为点锁定移动。此外，例如，为了改变成像单元515的位置和角度，考虑用户520手动移动臂单元512以将成像单元515移动到期望位置并呈期望角度的方法。因此，希望具有即使用一只手也能够容易执行成像单元515的移动、枢转移动等的操作性。此外，用户520可需要在外科手术期间在用双手执行治疗的同时将成像单元515所采集的采集图像的拍摄中心从正执行治疗的部分移动到另一部分(例如，将执行下一治疗的部分)。因此，当希望改变成像单元515的位置和姿势时，需要臂单元512的各种驱动方法，例如，通过来自踏板等输入单元的操作输入来控制臂单元512的驱动的方法以及通过手动运动来控制臂单元512的驱动的方法。如上文作为第二点的能力所述，机械臂设备510应具有例如实现容易移动(例如，通过枢转移动或手动运动)且满足用户520的直觉或需要的高操作性。最终，作为第三点，机械臂设备510应具有臂单元512的驱动控制的稳定性。臂单元512的驱动控制的稳定性可以是在驱动臂单元512时的前缘单元的位置和姿势的稳定性。臂单元512的驱动控制的稳定性还包含在驱动臂单元512时的前缘单元的平稳移动以及振动的抑制(振动抑制)。例如，当如同在图6所图示的实例中一样，前缘单元是成像单元515时，如果成像单元515的位置或姿势不稳定，那么显示装置550的显示屏上所显示的采集图像不稳定，并且用户可具有不适的感觉。明确地说，当机械臂设备510用于外科手术时，可采用将包含两个成像单元(相机单元)的立体相机作为前缘单元来安装且显示基于立体相机所获得的拍摄图像而产生的3D图像的使用方法。如上所述，当显示3D图像时，如果立体相机的位置或姿势不稳定，那么用户可能经受3D晕眩。此外，成像单元515所拍摄的观察范围可能取决于手术部分或手术内容而放大到最多约当成像单元515如上所述对窄范围进行放大且拍摄时，成像单元515的轻微振动被示出为成像图像的较大抖动或偏差。因此，具有约1mm的允许范围的高定位准确性对于臂单元512和成像单元515的驱动控制来说是必要的。如上所述，高准确性响应性和高定位准确性在臂单元512的驱动控制中是必要的。本发明者已关于上述三种能力基于位置控制来回顾现有的一般平衡臂和机械臂设备。首先，关于第一点确保外科手术的任务空间，在一般平衡臂中，用于在移动臂单元时维持力平衡的平衡配重(也称为配重或平衡器)安装在基座单元等内，并且因此难以减小平衡臂设备的大小，并且难说履行了对应能力。此外，关于第二点的高操作性，在一般平衡臂中，只有臂单元的一些驱动，例如，只有用于在(二维)平面上移动成像单元的双轴驱动是电驱动，并且手动定位对于臂单元和成像单元的移动来说是必要的，并且因此难说可实施高操作性。此外，在基于位置控制的一般机械臂设备中，因为难以通过用于臂单元的驱动控制(即，成像单元的位置和姿势的控制)的位置控制来灵活地应付外部力，所以位置控制通常被称为“硬控制”，并且不适用于实施满足用户的直觉的期望操作性。此外，关于第三点的臂单元的驱动控制的稳定性，臂单元的关节单元通常具有不容易模型化的因素，例如，摩擦、惯性等。在基于位置控制的一般平衡臂或机械臂设备中，所述因素充当关节单元的驱动控制中的干扰，并且即使在理论上适当的控制值(例如，施加到关节单元的电动机的电流值)被给出时，也存在无法实施期望驱动(例如，在关节单元的电动机中以期望角度进行的旋转)的状况，并且难以实施臂单元的驱动控制所需的高稳定性。如上所述，本发明者已回顾用于医疗用途的机械臂设备，并且获悉需要关于机械臂设备的上述三点的能力。然而，基于位置控制的一般平衡臂和机械臂设备难以容易地履行这些能力。本发明者已由于回顾满足这三点的能力的配置而研发稍后描述的根据实施例的机械臂设备、机械臂控制系统、机械臂控制方法和程序。下文中，将详细描述本发明者所研发的配置的实施例。(4-2.本公开的实施例)将在下文描述根据本公开的实施例的机械臂控制系统。在根据本实施例的机械臂控制系统中，通过使用广义逆动力学而进行的全身协作控制来控制机械臂设备中所安装的多个关节单元的驱动。此外，将通过校正干扰的影响来实施对指令值的理想响应的理想关节控制应用到关节单元的驱动控制。在本实施例的下文描述中，将首先在(4-2-1.机械臂设备的外观)中描述根据本实施例的机械臂设备的外观和机械臂设备的示意性配置。接着，将在(4-2-2.广义逆动力学)和(4-2-3.理想关节控制)中描述用于根据本实施例的机械臂设备的控制的广义逆动力学和理想关节控制的概述。接着，将在(4-2-4.机械臂控制系统的配置)中参照功能框图描述用于控制根据本实施例的机械臂设备的系统的配置。最终，将在(4-2-5.运动目的的具体实例)中描述根据本实施例的机械臂设备中的使用广义逆动力学而进行的全身协作控制的具体实例。此外，下文描述将以根据本公开的实施例的机械臂设备的臂单元的前缘单元是成像单元且医疗程序部分在如图6所图示的外科手术期间由成像单元拍摄的实例进行，来作为本公开的实施例，但本实施例不限于此实例。即使在包含不同前缘单元的机械臂设备用于另一用途时，也可应用根据本实施例的机械臂控制系统。(4-2-1.机械臂设备的外观)首先，将参照图7来描述根据本公开的实施例的机械臂设备的示意性配置。图7是图示根据本公开的实施例的机械臂设备的外观的示意图。参照图7，根据本实施例的机械臂设备400包含基座单元410和臂单元420。基座单元410充当机械臂设备400的基座，并且臂单元420从基座单元410延伸。虽然图7未图示，但按集成方式控制机械臂设备400的控制单元可安装在基座单元410中，并且臂单元420的驱动可受控制单元控制。例如，控制单元是以各种信号处理电路(例如，中央处理单元(CPU)或数字信号处理器(DSP))配置。臂单元420包含多个关节单元421a到421f、由关节单元421a到421f相互连接的多个连杆422a到422c以及臂单元420的前缘处所安装的成像单元423。连杆422a到422c是杆状部件，连杆422a的一端经由关节单元421a而与基座单元410连接，连杆422a的另一端经由关节单元421b而与连杆422b的一端连接，并且连杆422b的另一端经由关节单元421c和421d而与连杆422c的一端连接。此外，成像单元423经由关节单元421e和421f而连接到臂单元420的前缘，即，连杆422c的另一端。如上所述，从基座单元410延伸的臂形状被配置成使得基座单元410充当支撑点，并且多个连杆422a到422c的端部经由关节单元421a到421f而相互连接。成像单元423是获取拍摄目标的图像的单元，并且例如是采集移动图像、静止图像的相机。臂单元420的驱动受到控制，以使得成像单元423的位置和姿势受到控制。在本实施例中，例如，成像单元423对患者的身体的充当医疗程序部分的一些区域进行拍摄。此处，臂单元420的前缘处所安装的前缘单元不限于成像单元423，并且各种医疗设备可作为前缘单元而安装到臂单元420的前缘。如上所述，根据本实施例的机械臂设备400是配备医疗设备的医疗机械臂设备。此处，机械臂设备400的描述将以如图7所图示而定义的坐标轴进行。此外，根据坐标轴来定义垂直方向、纵向方向和水平方向。换句话说，相对于地板上所安装的基座单元410的垂直方向被定义为z轴方向和垂直方向。此外，臂单元420从基座单元410延伸的方向作为正交于z轴的方向(即，成像单元423相对于基座单元410定位的方向)被定义为y轴方向和纵向方向。此外，正交于y轴方向和z轴方向的方向是x轴方向和水平方向。关节单元421a到421f连接连杆422a到422c以使之可以旋转。关节单元421a到421f中的每一者包含旋转机构，其中旋转机构包含致动器且根据致动器的驱动而在特定旋转轴上被旋转驱动。例如，通过在关节单元421a到421f中的每一者中控制旋转驱动，可以控制臂单元420的驱动以使臂单元420延伸或缩短(折叠)。此处，关节单元421a到421f的驱动是通过将在(4-2-2.广义逆动力学)中描述的全身协作控制以及将在(4-2-3.理想关节控制)中描述的理想关节控制来控制。此外，如上所述，因为根据本实施例的关节单元421a到421f包含旋转机构，所以在下文描述中，关节单元421a到421f的驱动控制具体意味控制关节单元421a到421f的旋转角度和/或所产生的转矩(关节单元421a到421f所产生的转矩)。根据本实施例的机械臂设备400包含六个关节单元421a到421f，并且关于臂单元420的驱动实施六个自由度。具体来说，如图7所图示，关节单元421a、421d和421f被安装成使得与其连接的连杆422a到422c的长轴方向以及与其连接的成像单元473的拍摄方向被设置为旋转轴方向，并且关节单元421b、421c和421e被安装成使得充当与其连接的连杆422a到422c和成像单元473的连接角在y-z平面(y轴和z轴所指定的平面)内改变的方向的x轴方向被设置为旋转轴方向。如上所述，在本实施例中，关节单元421a、421d和421f具有执行横摆的功能，并且关节单元421b、421c和421e具有执行俯仰的功能。因为设置了臂单元420的上述配置，所以根据本实施例的机械臂设备400可关于臂单元420的驱动而实施六个自由度，并且因此可在臂单元420的可移动范围内自由地移动成像单元423。图7将半球形作为成像单元423的示范性可移动范围来图示。当半球形的中心点是成像单元423所拍摄的医疗程序部分的拍摄中心时，可通过在成像单元423的拍摄中心固定到半球形的中心点的状态下在半球形的球形表面上移动成像单元423而以各种角度对医疗程序部分进行拍摄。将在本文中参照图8来更详细地描述图7所图示的关节单元421a到421f的配置。此外，将在本文中参照图8来描述致动器的配置，其中致动器充当关节单元421a到421f的组件中的主要与关节单元421a到421f的旋转驱动相关的组件。图8是示意性地图示根据本公开的实施例的关节单元421a到421f中的每一者的致动器沿着穿过旋转轴的横截面切割的状态的横截面图。图8图示关节单元421a到421f的组件中的致动器，但关节单元421a到421f可具有任何其它组件。例如，除了图8所图示的组件之外，关节单元421a到421f还具有臂单元420的驱动所需的各种组件，例如，用于控制致动器的驱动的控制单元以及用于连接且支撑连杆422a到422c和成像单元423的支撑部件。此外，在上文描述和下文描述中，臂单元的关节单元的驱动可意味关节单元中的致动器的驱动。如上所述，在本实施例中，关节单元421a到421f的驱动是通过稍后将在(4-2-3.理想关节控制)中描述的理想关节控制来控制。因此，图8所图示的关节单元421a到421f的致动器被配置成执行对应于理想关节控制的驱动。具体来说，关节单元421a到421f的致动器被配置成能够调整与关节单元421a到421f中的旋转驱动相关联的旋转角度和转矩。此外，关节单元421a到421f的致动器被配置成能够对旋转运动任意地调整黏滞拖曳系数。例如，可以实施容易通过来自外部的力来执行旋转(即，容易通过手动运动来移动臂单元420)的状态或不容易通过来自外部的力来执行旋转(即，不容易通过手动运动来移动臂单元420)的状态。参照图8，根据本实施例的关节单元421a到421f的致动器430包含电动机424、电动机驱动器425、减速齿轮426、编码器427、转矩传感器428和驱动轴429。如图8所图示，编码器427、电动机424、减速齿轮426和转矩传感器428以所描述的次序串列地连接到驱动轴429。电动机424是致动器430中的原动机，并且使驱动轴429围绕其轴线旋转。例如，电动机424是例如无刷DC电动机等电动机。在本实施例中，因为电动机424被供应电流，所以旋转驱动受到控制。电动机驱动器425是用于将电流供应到电动机424且旋转驱动电动机424的驱动器电路(驱动器集成电路(IC))，并且可通过调整供应到电动机424的电流量来控制电动机424的转数。此外，电动机驱动器425可通过调整供应到电动机424的电流量来对致动器430的旋转运动调整黏滞拖曳系数。减速齿轮426连接到驱动轴429，并且通过以特定减速比减小电动机424所产生的驱动轴429的转速来产生具有特定值的旋转驱动力(即，转矩)。无游隙型的高性能减速齿轮用作减速齿轮426。例如，减速齿轮426可以是谐波驱动(注册商标)。减速齿轮426所产生的转矩经由连接到减速齿轮426的输出轴的转矩传感器428而传递到后级的输出部件(未图示)(例如，连杆422a到422c、成像单元423等的连接部件)。编码器427连接到驱动轴429，并且检测驱动轴429的转数。可以基于编码器所检测的驱动轴429的转速与减速齿轮426的减速比之间的关系而获得例如关节单元421a到421f的旋转角度、旋转角速度和旋转角加速度等信息。转矩传感器428连接到减速齿轮426的输出轴，并且检测减速齿轮426所产生的转矩，即，致动器430所输出的转矩。在下文描述中，致动器430所输出的转矩也被简称为“所产生的转矩”。如上所述，致动器430可通过调整供应到电动机424的电流量来调整电动机424的转数。此处，可根据机械臂设备400的用途来适当地设置减速齿轮426的减速比。因此，可通过根据减速齿轮426的减速比适当地调整电动机424的转数来控制所产生的转矩。此外，在致动器430中，可以基于编码器427所检测的驱动轴429的转数而获得例如关节单元421a到421f的旋转角度、旋转角速度和旋转角加速度等信息，并且可以经由转矩传感器428而检测关节单元421a到421f中的所产生的转矩。此外，转矩传感器428可检测从外部施加的外部转矩以及由致动器430产生的所产生的转矩。因此，因为电动机驱动器425基于转矩传感器428所检测的外部转矩而调整供应到电动机424的电流量，所以可以对旋转运动调整黏滞拖曳系数，并且实施例如容易或不容易通过从外部施加的力来执行旋转的状态。此处，将参照图9A和图9B来详细地描述转矩传感器428的配置。图9A是示意性地图示在驱动轴429的轴线方向上观看的图8所图示的转矩传感器428的状态的示意图。参照图9A，转矩传感器428包含外环部段431、内环部段432、梁部段433a到433d以及畸变检测元件434a到434d。如图9A所图示，外环部段431和内环部段432同心地布置。在本实施例中，内环部段432连接到输入侧，即，减速齿轮426的输出轴，并且外环部段431连接到输出侧，即，后级的输出部件(未图示)。四个梁部段433a到433d布置在同心地布置的外环部段431与内环部段432之间，并且将外环部段431与内环部段432连接。如图9A所图示，梁部段433a到433d介入在外环部段431与内环部段432之间，以使得梁部段433a到433d中的两个相邻部段形成90°角。畸变检测元件434a到434d安装在梁部段433a到433d中相互面对(即，以180°角设置)的两个部段处。可以基于畸变检测元件434a到434d所检测的梁部段433a到433d的变形量来检测致动器430的所产生的转矩和外部转矩。在图9A所图示的实例中，在梁部段433a到433d中，畸变检测元件434a和434b安装在梁部段433a处，并且畸变检测元件434c和434d安装在梁部段433c处。此外，畸变检测元件434a和434b被安装成梁部段433a介于两者之间，并且畸变检测元件434c和434d被安装成梁部段433c介于两者之间。例如，畸变检测元件434a到434d是附接到梁部段433a和433c的表面的畸变计，并且基于电阻的改变而检测梁部段433a和433c的几何变形量。如图9A所图示，畸变检测元件434a到434d安装在四个位置处，并且检测元件434a到434d配置所谓的惠斯通电桥。因此，因为可以使用所谓的四畸变计技术来检测畸变，所以可以减小除检测到畸变的轴之外的轴的干扰的影响、驱动轴429的偏心、温度漂移等。如上所述，梁部段433a到433d充当检测到畸变的畸变诱发体。根据本实施例的畸变检测元件434a到434d的类型不限于畸变计，并且可使用任何其它元件。例如，畸变检测元件434a到434d可以是基于磁性特性的改变而检测梁部段433a到433d的变形量的元件。虽然图8和图9A未图示，但可应用以下配置以便提高转矩传感器428的所产生的转矩和外部转矩的检测准确性。例如，当与外环部段431连接的梁部段433a到433d的部分相比其它部分以较薄厚度形成时，因为支撑力矩被释放，所以将检测的变形量的线性提高，并且径向负载的影响减小。此外，当外环部段431与内环部段432两者经由轴承由外壳支撑时，可以排除来自输入轴和输出轴两者的其它轴向力和力矩的作用。此外，为了减小作用在外环部段431上的另一轴向力矩，支撑轴承可被布置在图8所图示的致动器430的另一端处，即，布置了编码器427的部分处。上文已参照图9A描述转矩传感器428的配置。如上所述，经由图9A所图示的转矩传感器428的配置，可以按高准确度检测致动器430的所产生的转矩和外部转矩。此处，在本实施例中，转矩传感器428的配置不限于图9A所图示的配置，并且可以是任何其它配置。将参照图9B来描述除转矩传感器428之外的应用到致动器430的转矩传感器的另一示范性配置。图9B是图示应用到图8所图示的致动器430的转矩传感器的另一示范性配置的示意图。参照图9B，根据本修改实例的转矩传感器428a包含外环部段441、内环部段442、梁部段443a到443d以及畸变检测元件444a到444d。类似于图9A，图9B示意性地示出在驱动轴429的轴线方向上观看的转矩传感器428a的状态。在转矩传感器428a中，外环部段441、内环部段442、梁部段443a到443d以及畸变检测元件444a到444d的功能和配置类似于上文参照图9A所述的转矩传感器428的外环部段431、内环部段432、梁部段433a到433d以及畸变检测元件434a到434d的功能和配置。根据本修改实例的转矩传感器428a的不同之处在于梁部段443a到443d与外环部段441的连接部分的配置。因此，将着重于梁部段443a到443d与外环部段441的连接部分的配置(所述配置是与图9A所图示的转矩传感器428的不同之处)来描述图9B所图示的转矩传感器428a，并且将省去相同配置的描述。参照图9B，将与转矩传感器428a的整体视图一起放大且图示梁部段443b与外环部段441的连接部分。在图9B中，仅放大且图示梁部段443b与外环部段441的连接部分，所述连接部分是梁部段443a到443d与外环部段441的连接部分中的一者，但梁部段443a、443c和443d与外环部段441的其它三个连接部分具有相同配置。参照图9B中的放大图，在梁部段443b与外环部段441的连接部分中，接合凹入部分形成在外环部段441中，并且梁部段443b与外环部段441连接，以使得梁部段443b的前缘与接合凹入部分接合。此外，间隙G1和G2形成在梁部段443b与外环部段441之间。间隙G1指示在梁部段443b朝向外环部段441延伸的方向上梁部段443b与外环部段441之间的间隙，并且间隙G2指示在正交于所述方向的方向上梁部段443b与外环部段441之间的间隙。如上所述，在转矩传感器428a中，梁部段443a到443d和外环部段441被布置成以特定间隙G1和G2相互分开。换句话说，在转矩传感器428a中，外环部段441与内环部段442分开。因此，例如，因为内环部段442具有运动的自由度，而不受外环部段441束缚，所以即使在致动器430的驱动时发生振动，因振动所致的畸变也可被内环部段442与外环部段441之间的气隙G1和G2吸收。因此，因为将转矩传感器428a作为致动器430的转矩传感器来应用，所以以高准确度检测了所产生的转矩和外部转矩。例如，可参考作为本申请人先前申请的专利申请的JP2009-269102A和JP2011-209099A，以了解对应于图8、图9A和图9B所图示的理想关节控制的致动器430的配置。上文已参照图7、图8、图9A和图9B描述根据本实施例的机械臂设备400的示意性配置。接着，将描述用于控制臂单元420的驱动(即，在根据本实施例的机械臂设备400中的关节单元421a到421f的驱动)的全身协作控制和理想关节控制。(4-2-2.广义逆动力学)接着，将描述用于根据本实施例的机械臂设备400的全身协作控制的广义逆动力学的概述。广义逆动力学是多连杆结构的全身协作控制中的基本操作，用于在被配置成使得多个连杆由多个关节单元连接的多连杆结构(例如，在本实施例中，图7所图示的臂单元420)中，鉴于各种约束条件而将与各种操作空间中的各种尺寸相关的运动目的转换为将由多个关节单元产生的转矩。操作空间是机器人设备的力控制中的重要概念。操作空间是用于描述作用在多连杆结构上的力与多连杆结构的加速度之间的关系的空间。当通过力控制而不是位置控制来执行多连杆结构的驱动控制时，在应付多连杆结构和环境的方式用作约束条件的状况下，操作空间的概念是必要的。操作空间例如是多连杆结构所属的空间，例如，关节空间、笛卡尔空间或动量空间。运动目的指示多连杆结构的驱动控制中的目标值，例如，期望经由驱动控制而实现的多连杆结构的位置、速度、加速度、力或阻抗的目标值。约束条件是与例如多连杆结构的位置、速度、加速度或力相关的约束条件，由多连杆结构的形状或结构、围绕多连杆结构的环境、用户所执行的设置等决定。例如，约束条件包含关于所产生的力、优先级、非从动关节的存在或不存在、垂直反作用力、摩擦权重(frictionweight)、支撑多边形等的信息。在广义动力学中，为了实现数值计算的稳定性与实时可处理操作效率两者，以充当第一级的虚拟力决策过程(虚拟力计算过程)以及充当第二级的实际力转换过程(实际力计算过程)来配置操作算法。在充当第一级的虚拟力计算过程中，鉴于运动目的的优先级以及虚拟力的最大值来决定充当实现每一运动目的所需且作用在操作空间上的虚拟力的虚拟力。在充当第二级的实际力计算过程中，鉴于与非从动关节、垂直反作用力、摩擦权重、支撑多边形等相关的约束，将所计算的虚拟力转换为可由实际多连杆结构的配置实施的实际力，例如，关节力或外部力。将在下文描述虚拟力计算过程和实际力计算过程。在虚拟力计算过程、实际力计算过程和理想关节控制的下文描述中，为易于理解，存在图7和图8所图示的根据本实施例的机械臂设备400的臂单元420的示范性配置被描述为具体实例的状况。(4-2-2-1.虚拟力计算过程)以多连杆结构的关节单元中的特定物理量配置的向量被称为“广义变量q”(也称为“关节值q”或“关节空间q”)。操作空间x是使用广义变量q的时间微分值和雅可比式J通过以下方程式(1)来定义：【数学式1】x·=Jq·......(1)]]>在本实施例中，例如，q指示臂单元420中的关节单元421a到421f中的旋转角度。与操作空间x相关的运动方程式是由以下方程式(2)描述：【数学式2】x··=Λ-1f+c......(2)]]>此处，f指示作用在操作空间x上的力。此外，Λ-1指示操作空间惯性逆矩阵，c指示操作空间偏置加速度，并且Λ-1和c是由以下方程式(3)和(4)表示。【数学式3】Λ-1＝JH-1JT……(3)c=JH-1(τ-b)+J·q·......(4)]]>H指示关节空间惯性矩阵，τ指示对应于关节值q的关节力(例如，关节单元421a到421f中的所产生的转矩)，并且b是指示重力、科氏力或离心力的项。在广义逆动力学中，已知与操作空间x相关的位置和速度的运动目的被表示为操作空间x的加速度。此时，为了根据方程式(1)实施充当作为运动目的给出的目标值的操作空间加速度，通过对以下方程式(5)所表示的某一线性互补问题(LCP)进行求解而获得必须作用在操作空间x上的虚拟力fv。【数学式4】w+x··=Λ-1fv+c]]>s.t.((wi<0)∩(fvi=Ui))∩((wi>0)∩(fvi=Li))∪((wi=0)∩(Li<fvi<Ui))......(5)]]>此处，Li和Ui被设置为fv的第i分量的负下限值(包含-∞)以及fv的第i分量的正上限值(包含+∞)。例如，可使用迭代技术、枢转技术、使用鲁棒加速度控制的方法等来对LCP进行求解。此外，当如同在充当定义方程式的方程式(3)和(4)中一样计算操作空间惯性逆矩阵Λ-1和偏置加速度c时，操作空间惯性逆矩阵Λ-1和偏置加速度c的计算成本较大。因此，已提出通过应用根据多连杆结构的广义力(关节力τ)计算广义加速度(关节加速度)的拟动力学计算(FWD)来高速地执行操作空间惯性逆矩阵Λ-1的计算过程的方法。具体来说，可使用正向动力学计算FWD基于与作用在多连杆结构(例如，臂单元420和关节单元421a到421f)上的力相关的信息(例如，关节空间q、关节力τ或重力g)而获得操作空间惯性逆矩阵Λ-1和偏置加速度c。如上所述，可通过应用与操作空间相关的正向动力学计算FWD以关于关节单元的数量N的计算量O(N)来计算操作空间惯性逆矩阵Λ-1。此处，作为运动目的的设置实例，用于通过绝对值Fi或更小的虚拟力fvi来实现操作空间加速度的目标值(通过在x的二阶微分上方添加横杠来指示)的条件可由以下方程式(6)表示：【数学式5】Li-Fi,Ui＝Fi，x··i=x‾··i......(6)]]>如上所述，与操作空间x的位置和速度相关的运动目的可被表示为操作空间加速度的目标值，并且具体由以下方程式(7)表示(操作空间x的位置和速度的目标值是通过在x和x的一阶微分上方添加横杠来指示)。【数学式6】x‾··i=Kp(x‾i-xi)+Kv(x‾·i-x·i)......(7)]]>还可以使用分解操作空间的做法来设置其它操作空间的线性总和所表示的与操作空间相关的运动目的(动量、笛卡尔相对坐标、互锁关节等)。此外，有必要将优先级给予竞争性的运动目的。针对每一优选级或以优选级的升序来对LCP进行求解，并且可以使从先前LCP获得的虚拟力充当随后LCP的已知外部力。(4-2-2-2.实际力计算过程)在充当广义逆动力学的第二级的实际力计算过程中，执行将(2-2-1.虚拟力决策过程)中所获得的虚拟力fv替换为实际关节力和外部力的过程。经由由关节单元产生的所产生的转矩τa和外部力fe基于虚拟力来实施广义力τv＝JvTfv的条件由以下方程式(8)表示。【数学式7】JvuTJvaT(fv-Δfv)=JeuTJeaTfe+0τa......(8)]]>此处，下标a指示一组从动关节单元(从动关节组)，并且下标u指示一组非从动关节单元(非从动关节组)。换句话说，方程式(8)的上部表示由非从动关节单元实现的空间(非从动关节空间)的力平衡，并且下部表示由从动关节单元实现的空间(从动关节空间)的力平衡。Jvu和Jva分别指示与虚拟力fv所作用的操作空间相关的雅可比式的非从动关节分量和从动关节分量。Jeu和Jea分别指示与外部力fe所作用的操作空间相关的雅可比式的非从动关节分量和从动关节分量。Δfv指示虚拟力fv的很难由实际力实施的分量。未定义方程式(8)的上部，并且例如，可通过对以下方程式(9)所表示的二次规划问题(QP)进行求解而获得fe和Δfv。【数学式8】min12ϵTQ1ϵ+12ξTQ2ξ]]>S.t.Uξ≥v……(9)此处，ε是方程式(8)的上部的两侧之间的差，并且指示方程误差。ξ是fe和Δfv的连接向量，并且指示可变向量。Q1和Q2是指示最小化时的权重的正定对称矩阵。此外，方程式(9)的不等式约束用于表示与外部力相关的约束条件，例如，垂直反作用力、摩擦锥、外部力的最大值和支撑多边形。例如，与长方形支撑多边形相关的不等式约束由以下方程式(10)表示。【数学式9】|Fx|≤μtFz，|Fy|≤μtFz，Fz≥0，|Mx|≤dyFz，|My|≤dxFz，|Mz|≤μrFz……(10)此处，z指示接触表面的法线方向，并且x和y指示垂直于z的两个正交的切线方向。(Fx,Fy,Fz)和(Mx,My,Mz)是作用在接触点上的外部力和外部力矩。μt和μr指示与平移和旋转相关的摩擦系数。(dx,dy)指示支撑多边形的大小。最小范数或最小误差的解fe和Δfv是从方程式(9)和(10)获得。可以通过将从方程式(9)获得的fe和Δfv代入方程式(8)的下部而获得实施运动目的所需的关节力τa。在基固定且不存在非从动关节的系统的状况下，所有虚拟力可仅替换为关节力，并且fe＝0和Δfv＝0可设置在方程式(8)中。在此状况下，可针对关节力τa从方程式(8)的下部获得以下方程式(11)。【数学式10】τa=JvaTfv.......(11)]]>已在上文描述根据本实施例的使用广义逆动力学而进行的全身协作控制。如上所述，因为依序执行虚拟力计算过程和实际力计算过程，所以可以获得用于实现期望运动目的的关节力τa。换句话说，相反，因为在关节单元421a到421f的理论运动模型中反映了所计算的关节力τa，所以关节单元421a到421f被驱动以实现期望的运动目的。此外，例如，可参考作为本申请人先前申请的专利申请的JP2009-95959A和JP2010-188471A，以了解上文所述的使用广义逆动力学而进行的全身协作控制，明确地说，以了解导出虚拟力fv的过程、对LCP进行求解且获得虚拟力fv的方法、QP问题的解决方案等的细节。(4-2-3.理想关节控制)接着，将描述根据本实施例的理想关节控制。关节单元421a到421f中的每一者的运动通过以下方程式(12)的二阶时滞系统的运动方程式来模型化：【数学式11】Iaq··=τa+τe-νaq·......(12)]]>此处，Ia指示关节单元中的惯性力矩(惯性)，τa指示关节单元421a到421f的所产生的转矩，τe指示作用在关节单元421a到421f中的每一者上的外部转矩，并且νa指示关节单元421a到421f中的每一者中的黏滞拖曳系数。方程式(12)还可被视为表示关节单元421a到421f中的致动器430的运动的理论模型。如上文在(4-2-2.广义逆动力学)中所述，经由使用广义逆动力学进行的计算，可以使用运动目的和约束条件来计算充当关节单元421a到421f中的每一者必须使用以实施运动目的的实际力的τa。因此，理想上，实施根据由方程式(12)表示的理论模型的响应，也就是说，通过将每一所计算的τa应用到方程式(12)而实现期望运动目的。然而，实际上，存在由于各种干扰的影响而在关节单元421a到421f的运动与方程式(12)所表示的理论模型之间发生误差(模型化误差)的状况。模型化误差被分类为质量特性(例如，多连杆结构的重量、重心或惯性张量)所导致的误差以及关节单元421a到421f中的摩擦、惯性等所导致的误差。其中，质量特性所导致的模型化误差可通过应用高准确性计算机辅助设计(CAD)数据或辨识方法而在理论模型的建构时相对容易减小。与此同时，由于难以模型化的现象(例如，关节单元421a到421f的减速齿轮426中的摩擦等)而发生关节单元421a到421f中的摩擦、惯性等所导致的模型化误差，并且无法忽略的模型化误差可在理论模型的建构时保留。此外，可能在方程式(12)中的惯性Ia或黏滞拖曳系数νa的值与关节单元421a到421f中的实际值之间存在误差。难以模型化的误差可在关节单元421a到421f的驱动控制中充当干扰。因此，由于此干扰的影响，实际上，存在关节单元421a到421f的运动不如同在方程式(12)所表示的理论模型中一样作出响应的状况。因此，存在即使在施加充当广义逆动力学所计算的关节力的实际力τa时也难以实现控制目标的运动目的的状况。在本实施例中，主动控制系统被添加到关节单元421a到421f中的每一者，并且因此关节单元421a到421f的响应被视为被校正成使得根据方程式(12)所表示的理论模型的理想响应被执行。具体来说，在本实施例中，执行使用关节单元421a到421f的转矩传感器428和428a进行的摩擦补偿型的转矩控制，并且此外，可以针对所请求的所产生的转矩τa和所请求的外部转矩τe根据甚至关于惯性Ia和黏滞拖曳系数νa的理想值来执行理想响应。在本实施例中，控制关节单元的驱动以使得机械臂设备400的关节单元421a到421f执行方程式(12)所表示的理想响应被称为如上所述的理想关节控制。此处，在下文描述中，因为执行了理想响应，所以通过理想关节控制来控制驱动的致动器也被称为“虚拟化致动器(VA)”。下文将参照图10来描述根据本实施例的理想关节控制。图10是用于描述根据本公开的实施例的理想关节控制的说明图。图10示意性地图示使用框根据理想关节控制来执行各种操作的概念计算单元。参照图10，致动器610示意性地图示图8所图示的致动器430的机构，并且电动机611、减速齿轮612、编码器613和转矩传感器614对应于图示在图8中的电动机424、减速齿轮426、编码器427和转矩传感器428(或图9B所图示的转矩传感器428a)。此处，当致动器610根据方程式(12)所表示的理论模型而执行响应时，意味着当给出方程式(12)的右侧时，实现了左侧的旋转角加速度。此外，如方程式(12)所表示，理论模型包含作用在致动器610上的外部转矩项τe。在本实施例中，为了执行理想关节控制，外部转矩τe由转矩传感器614测量。此外，干扰观察器620用于基于编码器613所测量的致动器610的旋转角度q而计算充当干扰所导致的转矩的估计值的干扰估计值τd。框631表示根据方程式(12)所表示的关节单元421a到421f的理想关节模型而执行操作的计算单元。框631可接收所产生的转矩τa、外部转矩τe和旋转角速度(旋转角度q的一阶微分)，并且输出方程式(12)的左侧所示的旋转角加速度目标值(旋转角度目标值qref的二阶微分)。在本实施例中，通过(4-2-2.广义逆动力学)中所述的方法计算的所产生的转矩τa和转矩传感器614所测量的外部转矩τe被输入到框631。与此同时，编码器613所测量的旋转角度q被输入到指示执行微分运算的计算单元的框632，并且因此旋转角速度(旋转角度q的一阶微分)被计算。除了所产生的转矩τa和外部转矩τe之外，框632所计算的旋转角速度被输入到框631，并且因此旋转角加速度目标值由框631计算。所计算的旋转角加速度目标值被输入到框633。框633指示基于致动器610的旋转角加速度而计算将在致动器610中产生的转矩的计算单元。在本实施例中，具体来说，框633可通过将致动器610的标称惯性Jn与旋转角加速度目标值相乘而获得转矩目标值τref。在理想响应中，通过使致动器610产生转矩目标值τref而实现期望运动目的，但存在实际响应如上所述受干扰等影响的状况。因此，在本实施例中，干扰估计值τd由干扰观察器620计算，并且转矩目标值τref是使用干扰估计值τd来校正。将描述干扰观察器620的配置。如图10所图示，干扰观察器620基于转矩指令值τ以及从编码器613所测量的旋转角度q计算的旋转角速度而计算干扰估计值τd。此处，转矩指令值τ是将在校正干扰的影响之后最终由致动器610产生的转矩值。例如，当未计算干扰估计值τd时，转矩指令值τ用作转矩目标值τref。干扰观察器620是以框634和框635配置。框634是基于致动器610的旋转角速度而计算将由致动器610产生的转矩的计算单元。在本实施例中，具体来说，框632基于编码器613所测量的旋转角度q而计算的旋转角速度被输入到框634。框634可通过执行传递函数Jns所表示的运算，即，通过对旋转角速度进行微分来获得旋转角加速度，并且通过将所计算的旋转角加速度与标称惯性Jn相乘而计算实际作用在致动器610上的转矩的估计值(转矩估计值)。在干扰观察器620中，获得了转矩估计值与转矩指令值τ之间的差，并且因此，估计了充当干扰所致的转矩的值的干扰估计值τd。具体来说，干扰估计值τd可以是先前控制中的转矩指令值τ与当前控制中的转矩估计值之间的差。因为框634所计算的转矩估计值是基于实际测量值，并且框633所计算的转矩指令值τ是基于框631所指示的关节单元421a到421f的理想理论模型，所以可以通过获得两个值的差而估计未在理论模型中考虑的干扰的影响。干扰观察器620进一步设有框635所指示的低通滤波器(LPF)，以便防止系统的发散。框635执行传递函数g/(s+g)所表示的运算，响应于输入值仅输出低频分量，并且使系统稳定。在本实施例中，框634所计算的转矩估计值与转矩指令值τref之间的差值被输入到框635，并且低频分量被作为干扰估计值τd来计算。在本实施例中，执行将干扰观察器620所计算的干扰估计值τd与转矩目标值τref相加的前馈控制，并且因此，计算充当致动器610将最终产生的转矩值的转矩指令值τ。接着，基于转矩指令值τ来驱动致动器610。具体来说，将转矩指令值τ转换为对应电流值(电流指令值)，将电流指令值施加到电动机611，以使得致动器610被驱动。通过使用上文参照图10所述的配置，在根据本实施例的关节单元421a到421f的驱动控制中，即使在存在例如摩擦等干扰分量时，致动器610的响应也可以遵循目标值。此外，可以在关节单元421a到421f的驱动控制中，根据理论模型所采用的惯性Ia和黏滞拖曳系数νa来执行理想响应。例如，可参考作为本申请人先前申请的专利申请的JP2009-269102A，以了解上述理想关节控制的细节。上文已参照图10与本实施例中所使用的广义逆动力学一起描述根据本实施例的理想关节控制。如上所述，在本实施例中，使用广义逆动力学鉴于约束条件而执行计算用于实现臂单元420的运动目的的关节单元421a到421f的驱动参数(例如，关节单元421a到421f的所产生的转矩值)的全身协作控制。此外，如上文参照图10所述，在本实施例中，因为对通过使用广义逆动力学而进行的全身协作控制来计算的所产生的转矩值执行了考虑干扰的影响的校正，所以执行了在关节单元421a到421f的驱动控制中基于理论模型来实施理想响应的理想关节控制。因此，在本实施例中，可以执行用于实现用于臂单元420的驱动的运动目的的高准确性驱动控制。(4-2-4.机械臂控制系统的配置)接着，将描述根据本实施例的机械臂控制系统的配置，其中(4-2-2.广义逆动力学)和(4-2-3.理想关节控制)中所述的全身协作控制和理想关节控制应用到机械臂设备的驱动控制。将参照图11来描述根据本公开的实施例的机械臂控制系统的示范性配置。图11是图示根据本公开的实施例的机械臂控制系统的示范性配置的功能框图。在图11所图示的机械臂控制系统中，主要图示与机械臂设备的臂单元的驱动控制相关的组件。参照图11，根据本公开的实施例的机械臂控制系统1包含机械臂设备10、控制装置20和显示装置30。在本实施例中，经由控制装置20来执行(4-2-2.广义逆动力学)中所述的全身协作控制和(4-2-3.理想关节控制)中所述的理想关节控制中的各种操作，并且基于操作结果来控制机械臂设备10的臂单元的驱动。此外，机械臂设备10的臂单元设有稍后将描述的成像单元140，并且成像单元140所采集的图像显示在显示装置30的显示屏上。接着，将详细地描述机械臂设备10、控制装置20和显示装置30的配置。应注意，图11所图示的机械臂控制系统1对应于参照图1所述的机械臂控制系统2，并且更详细地图示从图1中的机械臂控制系统2的图示省去的与机械臂设备10的驱动控制相关的功能配置。机械臂设备10包含具有以多个关节单元和多个连杆配置的多连杆结构的臂单元，并且在可移动范围中驱动臂单元以控制臂单元的前缘处所安装的前缘单元的位置和姿势。机械臂设备10对应于图7所图示的机械臂设备400。参照图11，机械臂设备10包含臂控制单元110和臂单元120。臂单元120包含关节单元130和成像单元140。臂控制单元110按集成方式控制机械臂设备10，并且控制臂单元120的驱动。臂控制单元110对应于上文参照图7所述的控制单元(图7中未图示)。具体来说，臂控制单元110包含驱动控制单元111，并且控制臂单元120的驱动，并且臂单元120的驱动是通过根据驱动控制单元111的控制来控制关节单元130的驱动来控制。更具体来说，驱动控制单元111通过控制供应到电动机的电流量来控制关节单元130的致动器中的电动机的转数以及关节单元130的旋转角度和所产生的转矩。此处，如上所述，由驱动控制单元111进行的臂单元120的驱动控制是基于控制装置20中的操作结果而执行。因此，由驱动控制单元111控制且供应到关节单元130的致动器中的电动机的电流量是基于控制装置20中的操作结果而决定的电流量。然而，此控制单元还可分别针对每一关节单元来设置以分别控制每一关节单元的驱动。臂单元120具有以多个关节单元和多个连杆配置的多连杆结构，并且臂单元120的驱动是根据臂控制单元110的控制来控制。臂单元120对应于图7所图示的臂单元420。臂单元120包含关节单元130和成像单元140。此外，因为臂单元120的多个关节单元具有相同功能和配置，所以图11中图示了代表多个关节单元的一个关节单元130的配置。关节单元130在臂单元120中连接连杆以使之可以旋转，并且关节单元130的旋转驱动是根据臂控制单元110的控制来控制以使得臂单元120被驱动。关节单元130对应于图7所图示的关节单元421a到421f。此外，关节单元130包含致动器，并且致动器具有类似于例如图8、图9A和图9B所图示的配置的配置。关节单元130包含关节驱动单元131和关节状态检测单元132。关节驱动单元131是关节单元130的致动器中的驱动机构，并且随着关节驱动单元131被驱动，关节单元130被旋转驱动。驱动控制单元111控制关节驱动单元131的驱动。例如，关节驱动单元131是对应于图8所图示的电动机424和电动机驱动器425的组件，并且驱动关节驱动单元131对应于电动机驱动器425以根据从驱动控制单元111给出的指令的电流量来驱动电动机424。关节状态检测单元132检测关节单元130的状态。此处，关节单元130的状态可意味关节单元130的运动状态。例如，关节单元130的状态包含例如关节单元130的旋转角度、旋转角速度、旋转角加速度和所产生的转矩等信息。在本实施例中，关节状态检测单元132包含检测关节单元130的旋转角度的旋转角度检测单元133以及检测关节单元130的所产生的转矩和外部转矩的转矩检测单元134。旋转角度检测单元133和转矩检测单元134对应于图8所图示的致动器430的编码器427以及图9A和图9B所图示的转矩传感器428和428a。关节状态检测单元132将关节单元130的检测状态发送到控制装置20。成像单元140是臂单元120的前缘处所安装的前缘单元的实例，并且获取拍摄目标的图像。成像单元140对应于图7所图示的成像单元423。具体来说，成像单元140例如是能够按移动图像格式或静止图像格式对拍摄目标进行拍摄的相机。更具体来说，成像单元140包含二维布置的多个光接收元件，并且可在光接收元件中执行光电转换并获取指示拍摄目标的图像的图像信号。成像单元140将所获取的图像信号发送到显示装置30。此外，类似于成像单元423安装在臂单元420的前缘处的图7的机械臂设备400，在机械臂设备10中，成像单元140实际上安装在臂单元120的前缘处。在图11中，成像单元140经由多个关节单元130和多个连杆安装在最终连杆的前缘处的形式通过示意性地图示关节单元130与成像单元140之间的连杆来表示。此外，在本实施例中，各种医疗设备可作为前缘单元而连接到臂单元120的前缘。作为医疗设备，例如，存在在执行医疗程序时使用的各种单元，例如，各种医疗程序器械(包含手术刀或钳子)或包含超声波检查设备的探头的各种检查设备的一个单元。此外，在本实施例中，还可包含图11所图示的成像单元140或具有成像功能的单元(例如，内窥镜或显微镜)作为医疗设备。如上所述，根据本实施例的机械臂设备10可以是包含医疗设备的医疗机械臂设备。类似地，根据本实施例的机械臂控制系统1可以是医疗机械臂控制系统。应注意，图11所图示的机械臂设备10还可被认为是配备具有成像功能的单元作为前缘单元的视频显微镜机械臂设备。此外，包含两个成像单元(相机单元)的立体相机可安装在臂单元120的前缘处，并且拍摄可被执行以使得成像目标作为3D图像而显示。已描述机械臂设备10的功能和配置。接着，将描述控制装置20的功能和配置。参照图11，控制装置20包含输入单元210、存储单元220和控制单元230。控制单元230按集成方式对控制装置20进行控制，并且执行用于控制机械臂设备10中的臂单元120的驱动的各种操作。具体来说，为了控制机械臂设备10的臂单元120的驱动，控制单元230在全身协作控制和理想关节控制中执行各种操作。下文将详细描述控制单元230的功能和配置，但已在(4-2-2.广义逆动力学)和(4-2-3.理想关节控制)中描述全身协作控制和理想关节控制，并且因此此处将省去其描述。控制单元230包含全身协作控制单元240、理想关节控制单元250、内部模型信息获取单元260和内部模型更新单元270。全身协作控制单元240执行与使用广义逆动力学而进行的全身协作控制相关的各种操作。在本实施例中，全身协作控制单元240基于关节状态检测单元132所检测的关节单元130的状态而获取臂单元120的状态(臂状态)。此外，全身协作控制单元240使用广义逆动力学基于臂单元120的臂状态以及运动目的和约束条件而计算操作空间中的臂单元120的全身协作控制的控制值。例如，操作空间是指用于描述作用在臂单元120上的力与臂单元120中所产生的加速度之间的关系的空间。全身协作控制单元240包含臂状态获取单元241、操作条件设置单元242、虚拟力计算单元243和实际力计算单元244。在本文中，在早先论述的图1中，为了方便起见，将臂状态获取单元241作为内部模型信息获取单元260中所包含的功能来图示，但这些单元类似功能。臂状态获取单元241基于关节状态检测单元132所检测的关节单元130的状态而获取臂单元120的状态(臂状态)。此处，臂状态可意味臂单元120的运动状态。例如，臂状态包含例如臂单元120的位置、速度、加速度或力等信息。如上所述，关节状态检测单元132获取例如关节单元130中的每一者的旋转角度、旋转角速度、旋转角加速度或所产生的转矩等信息作为关节单元130的状态。此外，如稍后所述，存储单元220存储由控制装置20处理的各种信息，并且在本实施例中，存储单元220可存储与臂单元120相关的各种信息(臂信息)，例如，配置臂单元120的关节单元130的数量和连杆的数量、连杆和关节单元130的连接状态以及连杆的长度。臂状态获取单元241可从存储单元220获取对应信息。因此，臂状态获取单元241可基于关节单元130的状态和臂信息而获取例如多个关节单元130、多个连杆和成像单元140在空间上的位置(坐标)(即，臂单元120的形状或成像单元140的位置和姿势)或作用在关节单元130、连杆和成像单元140中的每一者上的力等信息。臂状态获取单元241将所获取的臂信息发送到操作条件设置单元242。操作条件设置单元242设置与使用广义逆动力学而进行的全身协作控制相关的操作中的操作条件。此处，操作条件可以是运动目的和约束条件。运动目的可以是与臂单元120的运动相关的各种信息。具体来说，运动目的可以是成像单元140的位置和姿势(坐标)、速度、加速度和力的目标值，或臂单元120的多个关节单元130和多个连杆的位置(坐标)、速度、加速度和力的目标值。约束条件可以是用于约束臂单元120的运动的各种信息。具体来说，约束条件可以是臂单元的组件都不应移动到其中的区域的坐标、臂单元的移动不应采用的速度和加速度的值、不应产生的力的值等。此外，约束条件中的各种物理量的约束范围可根据臂单元120难以在结构上实施的约束范围来设置或可由用户适当地设置。此外，操作条件设置单元242包含臂单元120的结构的物理模型(例如，配置臂单元120的连杆的数量、连杆的长度、经由关节单元130而实现的连杆的连接状态、关节单元130的可移动范围等被模型化的物理模型；这对应于上文在<1.机械臂控制系统的配置>、<2.校准方法>、<3.校准方法的具体实例>中所述的内部模型)，并且可通过产生在物理模型中反映期望运动条件和期望约束条件的控制模型来设置运动条件和约束条件。在本实施例中，可以适当地设置运动目的和约束条件，并且使臂单元120执行期望移动。例如，可以将成像单元140的位置的目标值设置为运动目的，并且将成像单元140移动到目标位置，并且还可以根据约束条件来设置移动约束(例如，以防止臂单元120侵入空间中的特定区域)且接着驱动臂单元120。作为运动目的的具体实例，例如，运动目的可以是充当转动移动的枢转移动，其中，成像单元140在将医疗程序部分作为顶点的圆锥的平面内移动，并且圆锥的轴线在成像单元140的拍摄方向固定到医疗程序部分的状态下用作枢转轴。在枢转移动中，可在成像单元140与对应于圆锥的顶点的点之间的距离维持恒定的状态下执行转动移动。因为执行枢转移动，所以可以按相等距离和不同角度对观察部分进行观察，并且因此可以提高用户执行外科手术的便利性。作为另一具体实例，运动目的可以是控制关节单元130中的每一者中的所产生的转矩的内容。具体来说，运动目的可以是控制关节单元130的状态以使得作用在臂单元120上的重力被抵消以及控制关节单元130的状态以使得臂单元120的移动在从外部给出的力的方向上被支撑的助力移动。更具体来说，在助力移动中，关节单元130中的每一者的驱动受到控制，以使得关节单元130中的每一者产生用于抵消重力在臂单元120的关节单元130中的每一者中产生的外部转矩的所产生的转矩，并且因此臂单元120的位置和姿势保持在特定状态中。当在此状态下进一步从外部(例如，从用户)施加外部转矩时，关节单元130中的每一者的驱动受到控制，以使得关节单元1中的每一者在与所施加的外部转矩相同的方向上产生所产生的转矩。因为执行了助力移动，所以当用户手动移动臂单元120时，用户可用较小力移动臂单元120，并且因此在非重力状态下移动臂单元120的感觉可被给予用户。此外，可以将枢转移动与助力移动组合。此处，在本实施例中，运动目的可意味在全身协作控制中实施的臂单元120的移动(运动)，或可意味在对应移动中的瞬间运动目的(即，运动目的中的目标值)。例如，在枢转移动的状况下，执行成像单元140的枢转移动是运动目的，但例如，在枢转移动中在圆锥平面中的成像单元140的位置或速度的值在枢转移动正被执行的同时被设置为瞬间运动目的(运动目的中的目标值)。此外，例如，在助力移动的状况下，执行用于支撑臂单元120在从外部施加的力的方向上的移动的助力移动是运动目的，但在与施加到关节单元130中的每一者的外部转矩相同的方向上的所产生的转矩的值在助力移动正被执行的同时被设置为瞬间运动目的(运动目的中的目标值)。在本实施例中，运动目的是包含瞬间运动目的(例如，臂单元120的每一组件在特定一段时间期间的位置、速度或力的目标值)与因连续地实现瞬间运动目的而随时间实施的臂单元120的每一组件的移动两者的概念。在全身协作控制单元240中的全身协作控制的操作中的每一步骤中，每次都设置瞬间运动目的，并且重复执行操作，以使得最终实现了期望运动目的。此外，在本实施例中，当设置运动目的时，也可适当地设置关节单元130中的每一者的旋转运动中的黏滞拖曳系数。如上所述，根据本实施例的关节单元130被配置成能够适当地调整致动器430的旋转运动中的黏滞拖曳系数。因此，因为在设置运动目的时也设置关节单元130中的每一者的旋转运动中的黏滞拖曳系数，所以例如可以实施容易或不容易通过从外部施加的力来执行旋转的状态。例如，在助力移动的状况下，因为关节单元130中的黏滞拖曳系数被设置为较小，所以用户可用较小力移动臂单元120，并且用户可具有非重力感觉。如上所述，可根据运动目的的内容来适当地设置关节单元130中的每一者的旋转运动中的黏滞拖曳系数。将再次在(4-2-5.运动目的的具体实例)中详细地描述运动目的的具体实例。此处，在本实施例中，如稍后所述，存储单元220可存储与操作条件(例如，用于与全身协作控制相关的操作中的运动目的或约束条件)相关的参数。操作条件设置单元242可将存储单元220中所存储的约束条件设置为用于全身协作控制的操作中的约束条件。此外，在本实施例中，操作条件设置单元242可通过多种方法来设置运动目的。例如，操作条件设置单元242可基于从臂状态获取单元241发送的臂状态而设置运动目的。如上所述，臂状态包含臂单元120的位置的信息以及作用在臂单元120上的力的信息。因此，例如，当用户手动移动臂单元120时，还经由臂状态获取单元241获取与用户如何移动臂单元120相关的信息作为臂状态。因此，操作条件设置单元242可基于所获取的臂状态而将例如用户已将臂单元120移动到的位置、用户已移动臂单元120的速度或用户已移动臂单元120的力设置为瞬间运动目的。因为如上所述而设置运动目的，所以执行了控制以使得臂单元120的驱动遵循且支撑用户进行的臂单元120的移动。此外，例如，操作条件设置单元242可基于由用户从输入单元210输入的指令而设置运动目的。如稍后所述，输入单元210是输入接口，其中用户经由所述输入接口而将例如与机械臂设备10的驱动控制相关的信息或指令输入到控制装置20，并且在本实施例中，运动目的可基于由用户从输入单元210输入的操作而设置。具体来说，输入单元210包含由用户操作的输入单元，例如，操纵杆或踏板，并且例如，操作条件设置单元242可根据操纵杆、踏板等的操作而将臂单元120的每一组件的位置或速度设置为瞬间运动目的。此外，例如，操作条件设置单元242可将存储单元220中所存储的运动目的设置为用于全身协作控制的操作中的运动目的。例如，在用于使成像单元140在空间中的特定点停止的运动目的的状况下，可预先将特定点的坐标设置为运动目的。此外，例如，在用于使成像单元140沿着空间中的特定轨迹移动的运动目的的状况下，可预先将指示特定轨迹的点的坐标设置为运动目的。如上所述，当可预先设置运动目的时，可预先将运动目的存储在存储单元220中。此外，例如，在枢转移动的状况下，运动目的不限于将圆锥的平面中的位置、速度等设置为目标值，并且在助力移动的状况下，运动目的不限于将力设置为目标值。如上所述，当预先设置例如枢转移动或助力移动等运动目的时，例如，可将与可设置为运动目的中的瞬间运动目的的目标值的范围或类型相关的信息存储在存储单元220中。操作条件设置单元242可包含与运动目的相关的各种信息，并且将其设置为运动目的。此外，用户可例如根据机械臂设备10的用途而适当地设置经由操作条件设置单元242来设置运动目的的方法。此外，操作条件设置单元242可通过适当地组合上述方法而设置运动目的和约束条件。此外，可将运动目的的优先级设置为存储单元220中所存储的约束条件，并且当存在多个不同运动目的时，操作条件设置单元242可根据约束条件的优选级而设置运动目的。操作条件设置单元242将臂状态、所设置的运动目的和约束条件发送到虚拟力计算单元243。虚拟力计算单元243计算与使用广义逆动力学而进行的全身协作控制相关的操作中的虚拟力。例如，虚拟力计算单元243所执行的虚拟力计算过程可以是上文在(4-2-2-1.虚拟力计算过程)中所述的一系列过程。虚拟力计算单元243将所计算的虚拟力fv发送到实际力计算单元244。实际力计算单元244计算与使用广义逆动力学而进行的全身协作控制相关的操作中的实际力。例如，实际力计算单元244所执行的实际力计算过程可以是上文在(4-2-2-2.实际力计算过程)中所述的一系列过程。实际力计算单元244将所计算的实际力(所产生的转矩)τa发送到理想关节控制单元250。此外，在本实施例中，实际力计算单元244所计算的所产生的转矩τa也被称为“控制值”或“控制转矩值”以意味全身协作控制中的关节单元130的控制值。理想关节控制单元250执行与用于基于理论模型来实施理想响应的理想关节控制相关的各种操作。在本实施例中，理想关节控制单元250校正干扰对实际力计算单元244所计算的所产生的转矩τa的影响，并且计算用于实施臂单元120的理想响应的转矩指令值τ。理想关节控制单元250所执行的操作过程对应于上文在(4-2-3.理想关节控制)中所述的一系列过程。理想关节控制单元250包含干扰估计单元251和指令值计算单元252。干扰估计单元251基于转矩指令值τ以及从旋转角度检测单元133所检测的旋转角度q计算的旋转角速度而计算干扰估计值τd。此处，转矩指令值τ是指指示最终传输到机械臂设备10的臂单元120的所产生的转矩的指令值。如上所述，干扰估计单元251具有对应于图10所图示的干扰观察器620的功能。指令值计算单元252使用干扰估计单元251所计算的干扰估计值τd而计算转矩指令值τ，其中转矩指令值τ充当指示由臂单元120产生且最终传输到机械臂设备10的转矩的指令值。具体来说，指令值计算单元252通过将干扰估计单元251所计算的干扰估计值τd与从方程式(12)所表示的关节单元130的理想模型计算的τref相加而计算转矩指令值τ。例如，当未计算干扰估计值τd时，转矩指令值τ用作转矩目标值τref。如上所述，指令值计算单元252的功能对应于除图10所图示的干扰观察器620的功能之外的功能。如上所述，在理想关节控制单元250中，执行上文参照图10所述的一系列过程，以使得信息在干扰估计单元251与指令值计算单元252之间重复交换。理想关节控制单元250将所计算的转矩指令值τ发送到机械臂设备10的驱动控制单元111。驱动控制单元111执行将对应于所发送的转矩指令值τ的电流量供应到关节单元130的致动器中的电动机的控制，控制电动机的转数，并且控制关节单元130的旋转角度和所产生的转矩。在根据本实施例的机械臂控制系统1中，因为在执行使用臂单元120而进行的任务的同时连续地执行机械臂设备10中的臂单元120的驱动控制，所以在机械臂设备10和控制装置20中重复执行上述过程。换句话说，机械臂设备10的关节状态检测单元132检测关节单元130的状态，并且将关节单元130的检测状态发送到控制装置20。在控制装置20中，基于关节单元130的状态、运动目的和约束条件而执行与用于控制臂单元120的驱动的全身协作控制和理想关节控制相关的各种操作，并且将充当操作结果的转矩指令值τ发送到机械臂设备10。在机械臂设备10中，基于转矩指令值τ而控制臂单元120的驱动，并且再次由关节状态检测单元132检测关节单元130在驱动期间或驱动之后的状态。内部模型信息获取单元260在臂单元120和成像单元140处于特定位置和定向中的状态下获取用于规定内部模型的内部模型信息。并且，内部模型更新单元270使用内部模型信息获取单元260所获取的内部模型信息来更新内部模型。本文中，因为在上文<1.机械臂控制系统的配置>中详细地描述了内部模型信息获取单元260和内部模型更新单元270的功能，所以此时将减少或省去详细描述。使用内部模型更新单元270所更新的内部模型(即，经校准的内部模型)，运动目的和约束条件由操作条件设置单元242设置，并且基于所设置的运动目的和约束条件的控制值由虚拟力计算单元243和实际力计算单元244计算。现将继续控制装置20的其它组件的描述。输入单元210是输入接口，其中用户经由所述输入接口而将例如与机械臂设备10的驱动控制相关的信息或指令输入到控制装置20。在本实施例中，基于由用户从输入单元210输入的操作，机械臂设备10的臂单元120的驱动可受到控制，并且成像单元140的位置和姿势可受到控制。具体来说，如上所述，因为用户将相关于从输入单元210输入的臂驱动的指令的指令信息输入到操作条件设置单元242，所以操作条件设置单元242可基于指令信息而设置全身协作控制中的运动目的。如上所述，使用基于用户所输入的指令信息的运动目的而执行全身协作控制，并且因此实施根据用户的操作输入的臂单元120的驱动。具体来说，输入单元210包含用户所操作的操作单元，例如，鼠标、键盘、触摸板、按钮、开关、操纵杆和踏板。例如，当输入单元210包含踏板时，用户可通过用脚操作踏板来控制臂单元120的驱动。因此，即使在用户使用双手对患者的医疗程序部分执行治疗时，也可以经由用脚进行的踏板的操作来调整成像单元140的位置和姿势，即，医疗程序部分的拍摄位置或拍摄角度。存储单元220存储由控制装置20处理的各种信息块。在本实施例中，存储单元220可存储用于与控制单元230所执行的全身协作控制和理想关节控制相关的操作中的各种参数。例如，存储单元220可存储用于与全身协作控制单元240所执行的全身协作控制相关的操作中的运动目的和约束条件。例如，存储单元220中所存储的运动目的可以是可预先设置的运动目的，以使得成像单元140可如上所述停止在空间中的特定点。此外，约束条件可由用户预先根据臂单元120的几何配置、机械臂设备10的用途等来设置，并且接着存储在存储单元220中。此外，存储单元220可存储在臂状态获取单元241获取臂状态时使用的与臂单元120相关的各种信息。此外，存储单元220可存储与控制单元230所执行的全身协作控制和理想关节控制相关的操作中的操作结果，以及操作过程中所计算的数值。如上所述，存储单元220可存储与控制单元230所执行的各种过程相关的所有参数，并且控制单元230可在将信息发送到存储单元220或从存储单元220接收信息的同时执行各种过程。上文已描述控制装置20的功能和配置。根据本实施例的控制装置20可例如以例如个人计算机(PC)或服务器等各种信息处理装置(算术处理装置)来配置。接着，将描述显示装置30的功能和配置。显示装置30以各种格式(例如，文字或图像)在显示屏上显示各种信息，并且在视觉上向用户通知信息。在本实施例中，显示装置30经由显示屏而显示机械臂设备10的成像单元140所采集的图像。具体来说，显示装置30包含对成像单元140所获取的图像信号执行各种图像处理的图像信号处理单元(未图示)或执行控制以使得基于所处理的图像信号的图像显示在显示屏上的显示控制单元(未图示)等功能或组件此外，除上述功能或组件之外，显示装置30还可具有配备在一般显示装置中的各种功能和组件。显示装置30对应于图6所图示的显示装置550。上文已参照图11来描述根据本实施例的机械臂设备10、控制装置20和显示装置30的功能和配置。上述组件中的每一者可使用通用部件或电路来配置，并且可由专用于每一组件的功能的硬件配置。此外，组件的所有功能可由CPU等执行。因此，将使用的配置可根据在执行本实施例时的技术水平而适当地改变。如上所述，根据本实施例，在机械臂设备10中具有多连杆结构的臂单元120具有至少六个或更多个自由度，并且配置臂单元120的多个关节单元130中的每一者的驱动由驱动控制单元111控制。此外，医疗设备安装在臂单元120的前缘处。因为如上所述控制了每一关节单元130的驱动，所以实施了具有高自由度的臂单元120的驱动控制，并且实施了对于用户来说具有高操作性的医疗用途的机械臂设备10。更具体来说，根据本实施例，在机械臂设备10中，关节单元130的状态由关节状态检测单元132检测。此外，在控制装置20中，基于关节单元130的状态、运动目的和约束条件，执行用于控制臂单元120的驱动的与使用广义逆动力学而进行的全身协作控制相关的各种操作，并且计算充当操作结果的转矩指令值τ。此外，在机械臂设备10中，基于转矩指令值τ而控制臂单元120的驱动。如上所述，在本实施例中，通过使用广义逆动力学而进行的全身协作控制来控制臂单元120的驱动。因此，实施了根据力控制的臂单元120的驱动控制，并且实施了对于用户来说具有高操作性的机械臂设备。此外，在本实施例中，在全身协作控制中，例如，可执行用于实施用于提高用户便利性的各种运动目的(例如，枢转移动和助力移动)的控制。此外，在本实施例中，例如，实施了用于手动地或经由来自踏板的操作输入来移动臂单元120的各种驱动单元，并且因此进一步提高了用户便利性。此外，在本实施例中，将全身协作控制和理想关节控制应用到臂单元120的驱动控制。在理想关节控制中，估计了关节单元130中的干扰分量(例如，摩擦或惯性)，并且使用所估计的干扰分量而执行了前馈控制。因此，即使在存在例如摩擦等干扰分量时，也可对关节单元130的驱动实施理想响应。因此，在臂单元120的驱动控制中实施了振动等的小影响、高准确性响应性和高定位准确性或稳定性。此外，例如，在本实施例中，配置臂单元120的多个关节单元130中的每一者具有适用于图8所图示的理想关节控制的配置，并且关节单元130中的每一者的旋转角度、所产生的转矩和黏滞拖曳系数可根据电流值来控制。如上所述，关节单元130中的每一者的驱动是根据电流值来控制，并且关节单元130中的每一者的驱动是在检测臂单元120的整个状态的同时根据全身协作控制来控制，并且因此配重是不必要的，并且小机械臂设备10得以实施。(4-2-5.运动目的的具体实例)接着，将描述根据本实施例的运动目的的具体实例。如上文在(4-2-4.机械臂控制系统的配置)中所述，在本实施例中，通过全身协作控制来实施各种运动目的。此处，作为根据本实施例的运动目的的具体实例，将描述助力移动和枢转移动。在运动目的的具体实例的下文描述中，使用图11所图示的功能框图中的附图标记来指示根据本实施例的机械臂控制系统的组件。助力移动是控制关节单元130的状态以使得作用在臂单元120上的重力被抵消以及控制关节单元130的状态以使得臂单元120的移动在从外部给出的力的方向上被支撑的移动。具体来说，当用户手动地移动臂单元120时，助力移动是控制臂单元120的驱动以使得用户所施加的力被支撑的移动。更具体来说，为了实施助力移动，首先，在除重力之外没有力作用在臂单元120的状态下由转矩检测单元134检测外部转矩，并且设置瞬间运动目的，以使得用于抵消所检测的外部转矩的所产生的转矩由关节单元130中的每一者产生。在此阶段，臂单元120的位置和姿势被保持在特定状态。当在此状态下进一步从外部(例如，从用户)施加外部转矩时，由转矩检测单元134检测另外施加的外部转矩，并且进一步设置瞬间运动目的，以使得关节单元130中的每一者在与所检测的额外外部转矩相同的方向上产生所产生的转矩。因为根据瞬间运动目的来控制关节单元130中的每一者的驱动，所以实施了助力移动。经由助力移动，用户可用较小力移动臂单元120，并且因此用户可具有在非重力状态下移动臂单元120的感觉，并且用户对臂单元120的操作性提高。枢转移动是转动移动，其中，臂单元120的前缘处所安装的前缘单元在前缘单元的方向固定在空间中的特定点上的状态下在将特定点作为顶点的圆锥的平面上移动，并且圆锥的轴线用作枢转轴。具体来说，当前缘单元是成像单元140时，枢转移动是转动移动，其中，臂单元120的前缘处所安装的成像单元140在成像单元140的拍摄方向固定在空间中的特定点上的状态下在将特定点作为顶点的圆锥的平面上移动，并且圆锥的轴线用作枢转轴。作为对应于枢转移动中的圆锥的顶点的点，例如，选择医疗程序部分。此外，在枢转移动中，可在前缘单元或成像单元140与对应于圆锥的顶点的点之间的距离维持恒定的状态下执行转动移动。此外，因为前缘单元的方向或成像单元140的拍摄方向固定在空间中的特定点(例如，医疗程序部分)上，所以枢转移动也被称为“点锁定移动”。将参照图12和图13来更详细地描述枢转移动。图12是用于描述枢转移动的说明图，其中枢转移动是根据本公开的实施例的臂移动的具体实例。图13是用于描述用于实施图12所图示的枢转移动的运动目的和约束条件的说明图。参照图12，将患者750上的医疗程序部分设置为枢转移动中的顶点。顶点被称为“枢转点Pi”。在图12中，为了便利起见，在根据本实施例的机械臂设备10中，图示充当对应于图11的成像单元140的单元的成像单元713。如图12所图示，在枢转移动中，可设置运动目的和约束条件，以使得成像单元713可在圆锥A的底部的圆周上移动，也就是说，成像单元713在成像单元713与枢转点Pi之间的距离维持恒定的状态下在圆锥A的平面内移动。此外，圆锥A的形状，即，圆锥A的顶点的角度θ，或枢转点Pi与成像单元713之间的距离可由用户适当地设置。例如，将枢转点Pi与成像单元713之间的距离调整为成像单元713中的光学系统的焦距。因为应用了枢转移动，所以可按相等距离不同角度观察医疗程序部分，并且因此可提高执行外科手术的用户的便利性。此外，在枢转移动中，可以移动成像单元713可在其中在枢转点Pi如同在圆锥A和B中一样固定的状态下移动的圆锥的位置。在图12所图示的实例中，圆柱A的枢转轴实质上垂直于医疗程序部分，并且圆锥B的枢转轴实质上平行于医疗程序部分。如上所述，例如，可设置运动目的和约束条件，以使得用于执行枢转移动的圆锥可在枢转点Pi如同在圆锥A和B中一样固定的状态下旋转约90°。因为应用了枢转移动，所以可以从不同方向观察医疗程序部分，并且因此，可进一步提高用户的便利性。图12所图示的实例图示设置运动目的和约束条件以使得成像单元713可在圆锥A的底部的圆周上移动的实例，但根据本实施例的枢转移动不限于此实例。例如，可设置运动目的和约束条件，以使得枢转点Pi与成像单元713之间的距离可在枢转点Pi的位置和圆锥A和B的顶点的角度θ固定的状态下自由地改变。因为应用了枢转移动，所以可以在角度固定的状态下改变成像单元713与医疗程序部分之间的距离，并且因此可以根据用户的需要来观察医疗程序部分，例如，通过适当地调整成像单元713的焦距(焦点)来放大或缩小医疗程序部分且接着观察放大或缩小的医疗程序部分。接着，将参照图13来详细地描述用于实施图12所图示的枢转移动的运动目的和约束条件。参照图13，描述包含成像单元713的臂单元710将枢转点Pi用作基点来执行枢转移动的实例。在图13中，将成像单元713与枢转点Pi之间的距离维持恒定的枢转移动作为实例来描述。臂单元710包含多个关节单元711a、711b和711c以及多个连杆712a、712b和712c，并且臂单元710的驱动是根据本实施例的全身协作控制和理想关节控制来控制。例如，臂单元710及其组件具有与图7所图示的根据本实施例的臂单元420和组件相同的配置。此处，考虑充当臂单元710的支撑点的原点OA用作零点的臂坐标系统以及空间中的原点OS用作零点的空间坐标系统。臂单元710的运动是通过臂坐标系统来管理。此外，臂坐标系统和空间坐标系统被定义成使得它们可相互转换。从空间坐标系统观看的成像中心由Pw指示。此外，在臂坐标系统中，与连接成像单元713和连杆712c的关节单元711c相距成像单元713的长度D和成像单元713的焦距f的位置被称为枢转点Pi。在此状态下，设置运动目的和约束条件，以使得臂单元710在枢转点Pi匹配成像中心Pw的状态下被驱动。换句话说，将臂坐标系统中的枢转点Pi固定到空间坐标系统中的成像中心Pw的约束设置在臂坐标系统中。此外，将成像单元713定位在将枢转点Pi(即，成像中心Pw)作为顶点的圆锥的平面上的坐标或成像单元713面向枢转点Pi时的成像单元713的位置设置为运动目的。因为根据约束条件和运动目的而执行全身协作控制，所以即使在成像单元713的位置和姿势因臂单元710的移动而改变时，成像单元713的方向也一贯地面向成像中心Pw(即，枢转点Pi)，并且成像单元713与成像中心Pw之间的距离被维持为具有焦距f。因此，实施了在成像单元713与成像中心Pw之间的距离维持恒定的状态下的枢转移动。当在改变成像单元713与成像中心Pw(或枢转点Pi)之间的距离的同时执行枢转移动时，希望改变枢转点Pi的设置方法。具体来说，例如，在臂坐标系统中，希望将与关节单元711c相距成像单元713的长度D和任意距离的位置设置为枢转点Pi，并且将任意距离用作可变参数。此外，可使用枢转移动和助力移动的组合。当使用枢转移动和助力移动的组合时，例如，当用户手动地移动成像单元140时，用户可由于在非重力状态下移动成像单元140的感觉而用较小力移动成像单元140，并且成像单元140的移动位置被限于处于圆锥的平面内。因此，在枢转移动时，提高了成像单元140的移动操作性。上文已将助力移动和枢转移动作为根据本实施例的运动目的的具体实例来描述。根据本实施例的运动目的不限于此实例。在本实施例中，例如，还可实施以下运动目的。例如，可将成像单元140的坐标设置为运动目的，以使得成像单元140的位置固定在特定位置处。在此状况下，例如，当力从外部施加到臂单元120的除成像单元140之外的组件时，可以设置运动目的和约束条件以使得关节单元130和连杆也固定在特定位置处且不移动，并且可以设置运动目的和约束条件以使得关节单元130和连杆根据所施加的外部力移动，但成像单元140的位置固定。在后一种状况下，例如，当臂单元120干扰任务且需要移动时，实施了在成像单元140所采集的图像固定的状态下移动臂单元120的其它组件的位置和姿势的高自由度的控制。此外，可设置运动目的和约束条件，以使得例如当臂单元120在被驱动的同时检测到与人或事物的接触时，立即停止臂单元120的驱动的移动被实施。通过执行此移动，可以减小臂单元120与人或物体碰撞的风险。此外，当臂单元120与人或物体接触时，例如，关节状态检测单元132可根据施加到关节单元130的外部转矩的改变而检测接触。此外，例如，可设置运动目的，以使得成像单元140沿着空间中的特定轨迹移动。具体来说，可将指示特定轨迹的点的坐标设置为运动目的。通过如上所述设置运动目的，成像单元140的可移动范围限于所述轨迹。此外，通过将成像单元140的速度、成像单元140穿过点的时间等与指示轨迹的点的坐标一起设置为运动目的，还可执行自动化驱动，因而成像单元140在特定定时沿着特定轨迹自动地移动。例如，当机械臂设备10自动地重复执行特定任务时，根据此运动设置的驱动控制是有效的。此外，例如，可设置运动目的和约束条件，以使得防止臂单元120侵入空间中的特定区域的移动被实施。如上文参照图6所述，在本实施例中，用户在观看显示屏的同时执行外科手术。因此，如果臂单元120定位在用户与显示屏之间的区域中，那么用户的视野被阻挡，并且因此外科手术效率可能降低。因此，例如，通过将用户与显示屏之间的区域设置为臂单元120的禁止侵入区域，可提高外科手术效率。此处，当如上所述对臂单元120设置禁止侵入区域时，优选的是，臂单元120的自由度是超过六个的自由度。这是因为六个自由度以后的自由度可用作冗余自由度，并且因此，可以在应付禁止侵入区域等的同时确保六个自由度的驱动。将参照图14来详细地描述包含具有超过六个自由度的自由度的臂单元的机械臂设备的配置。图14是图示在根据本公开的实施例的机械臂设备中具有冗余自由度的修改实例的外观的示意图。图14中图示了与图7所定义的方向相同的坐标轴。参照图14，根据本修改实例的机械臂设备450包含基座单元460和臂单元470。此外，臂单元470包含多个关节单元471a到471g、将关节单元471a到471g相互连接的多个连杆472a到472d以及安装在臂单元470的前缘处的成像单元473。此处，图14所图示的机械臂设备450对应于臂单元470的自由度相比上文参照图7所述的机械臂设备400增加一个的配置。因此，基座单元460、关节单元471a到471g和连杆472a到472d中的每一者以及成像单元473的功能和配置类似于上文参照图7所述的机械臂设备400的基座单元410、关节单元421a到421f和连杆422a到422c中的每一者以及成像单元423的功能和配置，并且因此省去其详细描述。下文描述将着重于充当与机械臂设备400的差异的臂单元470的配置来进行。根据本实施例的机械臂设备450包含七个关节单元471a到471g，并且七个自由度关于臂单元470的驱动而得以实施。具体来说，连杆472a的一端与基座单元460连接，并且连杆472a的另一端经由关节单元421a而与连杆472b的一端连接。此外，连杆422b的另一端经由关节单元471b和471c而与连杆472c的一端连接。此外，连杆472c的另一端经由关节单元471d和471e而与连杆472d的一端连接，并且472d的另一端经由关节单元471f和471g而与成像单元473连接。如上所述，从基座单元460延伸的臂单元470被配置成使得基座单元460充当支撑点，并且多个连杆472a到472d的端部经由关节单元471a到471g而相互连接。此外，如图14所图示，关节单元471a、471c、471e和471g被安装成使得与其连接的连杆472b到472d的长轴方向以及与其连接的成像单元473的拍摄方向被设置为旋转轴方向，并且关节单元471b、471d和471f被安装成使得充当与其连接的连杆472c和472d以及成像单元473的连接角在y-z平面内改变的方向的x轴方向被设置为旋转轴方向。如上所述，在本修改实例中，关节单元471a、471c、471e和471g具有执行横摆的功能，并且关节单元471b、471d和471f具有执行俯仰的功能。因为臂单元470具有上述配置，所以在根据本实施例的机械臂设备450中，关于臂单元470的驱动而实施了七个自由度，并且因此可以在臂单元470的可移动范围中在空间内自由地移动成像单元473，并且提供了冗余自由度。在图14中，类似于图7，将半球形作为成像单元473的可移动范围的实例来图示。当半球形的中心点是成像单元473所拍摄的医疗程序部分的拍摄中心时，可通过在成像单元473的拍摄中心固定到半球形的中心点的状态下在半球形的球形表面上移动成像单元473而以各种角度对医疗程序部分进行拍摄。因为根据本实施例的机械臂设备450具有一个冗余自由度，所以可以将成像单元473的移动限于半球形和臂单元470的轨迹，并且还可以容易应付限制条件，例如，禁止侵入区域。通过设置禁止侵入区域，例如，可以控制臂单元470的驱动，以使得臂单元470不定位在显示成像单元473所拍摄的图像的监视器与从业人员或工作人员之间，并且可以防止监视器被阻挡而不能被从业人员和工作人员看到。此外，因为设置了禁止侵入区域，所以可以控制臂单元470的驱动，以使得臂单元470在避免干扰(接触)从业人员和工作人员或周围的任何其它装置的同时移动。(4-3.机械臂控制方法的处理程序)接着，将参照图15来描述根据本公开的实施例的机械臂控制方法的处理程序。图15是图示根据本公开的实施例的机械臂控制方法的处理程序的流程图。下文描述将以经由图11所图示的机械臂控制系统1的配置来实施根据本实施例的机械臂控制方法的实例进行。因此，根据本实施例的机械臂控制方法可以是医疗机械臂控制方法。此外，在根据本实施例的机械臂控制方法的处理程序的下文描述中，上文已在(4-2-4.机械臂控制系统的配置)中描述图11所图示的机械臂控制系统1的相应组件的功能，并且因此省去其详细描述。参照图15，在根据本实施例的机械臂控制方法中，首先，在步骤S801中，关节状态检测单元132检测关节单元130的状态。此处，关节单元130的状态是指例如关节单元130中的旋转角度、所产生的转矩和/或外部转矩。接着，在步骤S803中，臂状态获取单元241基于步骤S801中所检测的关节单元130的状态而获取臂状态。臂状态是指臂单元120的运动状态，并且可以是例如臂单元120的每一组件的位置、速度或加速度或作用在臂单元120的每一组件上的力。接着，在步骤S805中，操作条件设置单元242基于步骤S803中所获取的臂状态而设置用于全身协作控制中的操作的运动目的和约束条件。此外，操作条件设置单元242可不基于臂状态来设置运动目的，可基于例如由用户从输入单元210输入的关于臂单元120的驱动的指令信息来设置运动目的，并且可使用先前存储在存储单元220中的运动目的。此外，可通过适当地组合上述方法来设置运动目的。此外，操作条件设置单元242可使用先前存储在存储单元220中的约束条件。接着，在步骤S807中，基于臂状态、运动目的和约束条件来执行使用广义逆动力学而进行的全身协作控制的操作，并且计算控制值τa。步骤S807中所执行的过程可以是图11所图示的虚拟力计算单元243和实际力计算单元244中的一系列过程，即，上文在(4-2-2.广义逆动力学)中所述的一系列过程。接着，在步骤S809中，计算干扰估计值τd，并且使用干扰估计值τd来执行理想关节控制的操作，并且基于控制值τa来计算指令值τ。步骤S809中所执行的过程可以是图11所图示的理想关节控制单元250中的一系列过程，即，上文在(4-2-3.理想关节控制)中所述的一系列过程。最终，在步骤S811中，驱动控制单元111基于指令值τ来控制关节单元130的驱动。上文已参照图15来描述根据本公开的实施例的机械臂控制方法的处理程序。在本实施例中，在执行使用臂单元120而进行的任务的同时重复执行图15所图示的步骤S801到步骤S811的过程。因此，在本实施例中，在执行使用臂单元120而进行的任务的同时连续地执行臂单元120的驱动控制。(4-4.医疗机械臂设备的概述)如上所述，在本实施例中，可获得以下效果。如上所述，根据本实施例，在机械臂设备10中具有多连杆结构的臂单元120具有至少六个或更多个自由度，并且配置臂单元120的多个关节单元130中的每一者的驱动由驱动控制单元111控制。此外，医疗设备安装在臂单元120的前缘处。因为如上所述控制了每一关节单元130的驱动，所以实施了具有高自由度的臂单元120的驱动控制，并且实施了对于用户来说具有高操作性的医疗用途的机械臂设备10。更具体来说，根据本实施例，在机械臂设备10中，关节单元130的状态由关节状态检测单元132检测。此外，在控制装置20中，基于关节单元130的状态、运动目的和约束条件，执行了用于控制臂单元120的驱动的与使用广义逆动力学而进行的全身协作控制相关的各种操作，并且计算了充当操作结果的转矩指令值τ。此外，在机械臂设备10中，基于转矩指令值τ而控制臂单元120的驱动。如上所述，在本实施例中，通过使用广义逆动力学而进行的全身协作控制来控制臂单元120的驱动。因此，实施了根据力控制的臂单元120的驱动控制，并且实施了对于用户来说具有高操作性的机械臂设备。此外，在本实施例中，在全身协作控制中，例如，可执行用于实施用于提高用户便利性的各种运动目的(例如，枢转移动和助力移动)的控制。此外，在本实施例中，例如，实施了用于手动地或经由来自踏板的操作输入来移动臂单元120的各种驱动单元，并且因此进一步提高了用户便利性。此外，在本实施例中，将全身协作控制和理想关节控制应用到臂单元120的驱动控制。在理想关节控制中，估计了关节单元130中的干扰分量(例如，摩擦或惯性)，并且使用所估计的干扰分量而执行了前馈控制。因此，即使在存在例如摩擦等干扰分量时，也可对关节单元130的驱动实施理想响应。因此，在臂单元120的驱动控制中实施了振动等的小影响、高准确性响应性和高定位准确性或稳定性。此外，例如，在本实施例中，配置臂单元120的多个关节单元130中的每一者具有适用于图8所图示的理想关节控制的配置，并且关节单元130中的每一者的旋转角度、所产生的转矩和黏滞拖曳系数可根据电流值来控制。如上所述，关节单元130中的每一者的驱动是根据电流值来控制，并且关节单元130中的每一者的驱动是在检测臂单元120的整个状态的同时根据全身协作控制来控制，并且因此配重是不必要的，并且小机械臂设备10得以实施。如上所述，根据本实施例，可以履行上文在(4-1.医疗机械臂设备的回顾)中所述的机械臂设备所需的所有能力。因此，可以使用根据本实施例的机械臂设备来较有效地执行各种医疗程序，并且进一步减轻用户或患者的疲劳或负担。此外，在本实施例中，因为通过力控制来驱动机械臂设备10的臂单元120，所以即使当臂单元120在驱动期间干扰或接触从业人员、工作人员等时，臂单元120也不会产生比所需的力大的力，并且臂单元120安全地停止。此外，当干扰被解决时，臂单元120根据所设置的运动目的而移动到期望位置，并且医疗程序继续。如上所述，在本实施例中，因为力控制用于机械臂设备10的驱动控制，所以即使在臂单元120在被驱动的同时干扰附近某物时，也会确保较高安全性。例如，上文的实施例已示出机械臂设备的臂单元的前缘单元是成像单元且医疗程序部分在如图6所图示的外科手术期间由成像单元拍摄的实例，但本实施例不限于此实例。即使在包含不同前缘单元的机械臂设备用于另一用途时，也可应用根据本实施例的机械臂控制系统1。例如，前缘单元可以是内窥镜或腹腔镜，并且可以是任何其它检查装置，例如，超声波检查设备或胃镜。例如，对于使用胃镜进行的医疗程序来说，将胃镜插入到患者的身体中，并且在观察胃镜所采集的图片的同时使用分开插入的外科手术工具(例如，钳子和电外科器械)而执行各种程序。对于此医疗程序方法来说，例如，如果从业人员能够在用机械臂操作胃镜的同时直接针对所述程序来操作工具，那么一个人可以执行医疗程序，从而实现较有效的医疗程序。然而，对于典型的现有平衡臂来说，从操作性的观点来看，一个人难以同时用手操作外科手术工具并用机械臂操作胃镜。因此，现有方法需要多个工作人员，并且通常要使一个从业人员用机械臂操作胃镜，而另一从业人员使用外科手术工具来执行程序。然而，对于根据本实施例的机械臂设备来说，通过全身协作控制而实现了高操作性，如上文所论述。此外，通过理想关节控制，实现了高精度响应和高稳定性，而具有较小影响，例如，振动。因此，根据本实施例，一个从业人员可以容易地用机械臂设备操作胃镜来进行观察，并且还用手操作外科手术工具。此外，根据本实施例的机械臂设备可用于除医疗用途之外的用途。在根据本实施例的机械臂设备中，因为经由理想关节控制而实施高准确性响应性和高稳定性，所以例如还可以应付必须以高准确度执行的任务，例如，工业组件的处理和组装。此外，已关于机械臂设备的关节单元包含旋转机构且旋转机构的旋转驱动受到控制以使得臂单元的驱动受到控制的实例来描述上文的实施例，但本实施例不限于此实例。例如，在根据本实施例的机械臂设备中，配置臂单元的连杆可具有在连杆的延伸方向上扩展或收缩的机构(例如，液压驱动机构或驱动滚珠螺杆的机构)，并且连杆的长度可以是可变的。当连杆的长度可变时，例如，臂单元的驱动受到控制以使得期望运动目的通过全身协作控制来实现，其中除关节单元中的旋转之外，还考虑连杆的扩展和收缩。此外，已关于机械臂设备中的臂单元的自由度是六个或更多个自由度的实例来描述上文的实施例，但本实施例不限于此实例。此外，描述是以配置臂单元的多个关节单元中的每一者包含支撑理想关节控制的致动器的实例进行，但本实施例不限于此实例。在本实施例中，可根据机械臂设备的用途来设置各种运动目的。因此，只要可实现所设置的运动目的，运动单元就可具有不到六个的自由度，并且配置臂单元的多个关节单元中的一些可以是具有一般关节机构的关节单元。如上所述，在本实施例中，臂单元可被配置成能够实现运动目的，或可根据机械臂设备的用途来适当地配置。<5.硬件配置>接着，将参照图16来详细地描述图1和图11所图示的根据本实施例的机械臂设备10和控制装置20的硬件配置。图16是图示根据本公开的实施例的机械臂设备10和控制装置20的硬件配置的示范性配置的功能框图。机械臂设备10和控制装置20主要包含CPU901、ROM903和RAM905。机械臂设备10和控制装置20还包含主机总线907、桥接器909、外部总线911、接口913、输入装置915、输出装置917、存储装置919、驱动器921、连接端口923和通信装置925。CPU901充当算术处理装置和控制装置，并且根据ROM903、RAM905、存储装置919或可移除存储介质927中所记录的各种程序来控制机械臂设备10和控制装置20的所有或一些操作。ROM903存储CPU901所使用的程序、操作参数等。RAM905主要存储CPU901所使用的程序、在程序的执行中适当地改变的参数等。上述组件通过主机总线907来相互连接，其中主机总线907是以例如CPU总线等内部总线配置。在本实施例中，CPU901对应于例如图11所图示的臂控制单元110和控制单元230。主机总线907经由桥接器909而连接到外部总线911，例如，外围组件互连/接口(PCI)总线。此外，输入装置915、输出装置917、存储装置919、驱动器921、连接端口923和通信装置925经由接口913而连接到外部总线911。输入装置915是用户所使用的操作单元，例如，鼠标、键盘、触摸板、按钮、开关、操纵杆或踏板。例如，输入装置915可以是使用红外线或任何其它无线电波的遥控单元(所谓的遥控器)，并且可以是对应于机械臂设备10和控制装置20的操作的外部连接装置929，例如，移动电话或PDA。此外，例如，输入装置915是以输入控制电路配置，其中输入控制电路基于用户使用操作单元而输入的信息来产生输入信号，并且将输入信号输出到CPU901。机械臂设备10和控制装置20的用户可通过操作输入装置915而将各种数据输入到机械臂设备10和控制装置20，或指示机械臂设备10和控制装置20执行处理操作。例如，在本实施例中，输入装置915对应于图11所图示的输入单元210。此外，在本实施例中，可通过由用户经由输入装置915而输入的操作来设置臂单元120的驱动中的运动目的，并且可根据运动目的来执行全身协作控制。输出装置917是以能够在视觉或听觉上向用户通知所获取的信息的装置配置。作为此装置，存在例如CRT显示装置、液晶显示装置、等离子体显示装置、EL显示装置或灯等显示装置、例如扬声器或耳机等音频输出装置、打印机装置等。例如，输出装置917输出通过机械臂设备10和控制装置20所执行的各种过程而获得的结果。具体来说，显示装置以文字或图像的格式而显示通过机械臂设备10和控制装置20所执行的各种过程而获得的结果。同时，音频输出装置将包含所再现的音频数据、声学数据等的音频信号转换为模拟信号，并且输出模拟信号。在本实施例中，与臂单元120的驱动控制相关的各种信息可按所有形式从输出装置917输出。例如，在臂单元120的驱动控制中，臂单元120的每一组件的移动的轨迹可按曲线图的形式显示在输出装置917的显示屏上。此外，例如，图11所图示的显示装置30可以是包含充当显示装置的输出装置917以及用于控制显示装置的驱动的组件(例如，控制单元)的功能和配置的装置。存储装置919是被配置为机械臂设备10和控制装置20的示范性存储单元的数据存储装置。例如，存储装置919是以例如硬盘驱动器(HDD)等磁性存储单元装置、半导体存储装置、光学存储装置、磁光存储装置等配置。存储装置919存储CPU901所执行的程序、各种数据等。例如，在本实施例中，存储装置919对应于图1和图11所图示的存储单元220。此外，在本实施例中，存储装置919可存储与使用广义逆动力学而进行的全身协作控制相关的操作中的操作条件(运动目的和约束条件)，并且机械臂设备10和控制装置20可使用存储装置919中所存储的操作条件来执行与全身协作控制相关的操作。驱动器921是记录介质读写器，并且配备在机械臂设备10和控制装置20中或附接到机械臂设备10和控制装置20。驱动器921读取驱动器921上所安装的可移除存储介质927(例如，磁盘、光盘、磁光盘或半导体存储器)中所存储的信息，并且将所读取的信息输出到RAM905。此外，驱动器921可将记录写入驱动器921上所安装的可移除存储介质927(例如，磁盘、光盘、磁光盘或半导体存储器)。例如，可移除存储介质927是DVD介质、HD-DVD介质、蓝光(注册商标)介质等。此外，可移除存储介质927可以是紧凑闪存(CF，注册商标)、闪速存储器、安全数字(SD)存储卡等。此外，例如，可移除存储介质927可以是配备非接触型IC芯片的集成电路(IC)卡、电子装置等。在本实施例中，与臂单元120的驱动控制相关的各种信息是经由驱动器921从各种可移除存储介质927读取或写入各种可移除存储介质927。连接端口923是用于将装置直接与机械臂设备10和控制装置20连接的端口。作为连接端口923的实例，存在通用串行总线(USB)端口、IEEE1394端口、小型计算机系统接口(SCSI)端口等。作为连接端口923的另一实例，存在RS-232C端口、光学音频端子、高清晰度多媒体接口(HDMI，注册商标)等。因为外部连接装置929连接到连接端口923，所以机械臂设备10和控制装置20直接从外部连接装置929获取各种数据，或将各种数据提供到外部连接装置929。在本实施例中，与臂单元120的驱动控制相关的各种信息可以是经由连接端口923从各种外部连接装置929读取或写入各种外部连接装置929。例如，通信装置925是以用于与通信网络(网络)931连接的通信装置配置的通信接口。例如，通信装置925是用于有线或无线局域网(LAN)、蓝牙(注册商标)或无线USB(WUSB)的通信卡。此外，通信装置925可以是光学通信路由器、不对称数字用户线(ADSL)路由器、各种通信调制解调器等。例如，通信装置925可例如根据例如TCP/IP等特定协议而将信号发送到因特网或另一通信装置或者从因特网或另一通信装置接收信号。此外，连接到通信装置925的通信网络931是以按有线或无线方式连接的网络来配置，并且可以是例如因特网、家庭LAN、红外线通信、无线电波通信、卫星通信等。在本实施例中，与臂单元120的驱动控制相关的各种信息可通过通信装置925经由通信网络931而发送到外部装置或从外部装置接收。上文已描述能够实施根据本公开的实施例的机械臂设备10和控制装置20的功能的硬件配置。上述组件中的每一者可使用通用部件来配置，并且可由专用于每一组件的功能的硬件配置。因此，将使用的硬件配置可根据在执行本实施例时的技术水平而适当地改变。此外，虽然图16中未图示，但机械臂设备10显然包含对应于图1和图11所图示的臂单元120的各种组件。此外，可以创建用于实施根据本实施例的机械臂设备10、控制装置20和显示装置30的功能的计算机程序，并且将计算机程序安装在个人计算机等中。此外，还可以提供存储计算机程序的计算机可读记录介质。记录介质的实例包含磁盘、光盘、磁光盘和闪速存储器。此外，例如，计算机程序可经由网络而不是使用记录介质来递送。<6.补充说明>上文已参照附图来描述本公开的优选实施例，但当然，本公开不限于上文的实例。本领域的技术人员可在随附权利要求书的范围内发现各种更改和修改，并且应理解，这些更改和修改将自然落入本公开的技术范围内。此外，本说明书所述的效果仅仅是说明性且演示性的，而不是限制性的。换句话说，根据本公开的技术可与基于本说明书的效果一起或代替所述效果而展现本领域的技术人员清楚的其它效果。此外，本技术还可如下如下配置。(1)一种机械臂设备，包含：臂单元，由一个或多个关节单元所接合的多个连杆构成，所述臂单元可连接到成像单元，其中至少包含关于所述臂单元的几何信息以及关于所述成像单元的焦点位置信息的内部模型是使用在所述成像单元指向真实空间中的参考点的状态下获取的内部模型信息来更新。(2)根据(1)的机械臂设备，其中所述内部模型信息包含关于所述臂单元的所述几何信息以及表示关于所述成像单元的所述焦点位置信息与所述成像单元的视场之间的失准量的失准信息。(3)根据(1)或(2)的机械臂设备，其中多个不同内部模型信息是在所述臂单元和所述成像单元处于不同位置和定向中的状态下获取，并且所述内部模型是使用所述所获取的多个内部模型信息来更新。(4)根据(1)到(3)中任一项的机械臂设备，其中所述内部模型信息是分别关于多个不同参考点而获取，并且所述内部模型是使用对应于所述多个参考点的所述多个内部模型信息来更新。(5)根据(3)或(4)的机械臂设备，其中基于所述多个内部模型信息，描述所述内部模型且包含所述内部模型中的坐标系统与真实空间中的坐标系统之间的偏差量作为未知数的多个内部模型公式得以创建，并且所述内部模型是使用所述多个内部模型公式来更新。(6)根据(1)到(5)中任一项的机械臂设备，其中所述参考点被设置为真实空间中具有已知坐标的点。(7)根据(1)到(5)中任一项的机械臂设备，其中所述参考点被设置为附接到所述臂单元的夹具上的特定点。(8)根据(1)到(7)中任一项的机械臂设备，还包含：驱动控制单元，基于所述关节单元的状态来控制所述关节单元的驱动，其中所述驱动控制单元基于所述臂单元的协作控制的控制值来控制所述关节单元的驱动，所述控制值是基于所述臂单元的状态，所述臂单元的所述状态是基于所述关节单元的多个状态而获取。(9)根据(8)的机械臂设备，其中所述驱动控制单元基于根据广义逆动力学的所述臂单元的全身协作控制的控制值来控制所述关节单元的驱动，所述广义逆动力学使用基于所述关节单元的多个检测状态而获取的所述臂单元的状态以及所述臂单元的运动目的和约束条件。(10)根据(9)的机械臂设备，其中所述控制值是基于用于在描述作用在所述臂单元上的力与所述臂单元中所产生的加速度之间的关系的操作空间中实现所述运动目的的虚拟力并且还基于所述虚拟力借以基于所述约束条件来驱动所述关节单元的实际力来计算。(11)根据(8)或(9)的机械臂设备，其中所述驱动控制单元基于通过校正干扰对所述控制值的影响而计算的指令值来控制所述关节单元的驱动。(12)根据(11)的机械臂设备，其中所述指令值是通过使用基于所述关节单元的检测状态而估计的表示干扰对所述关节单元的驱动的影响的干扰估计值来校正所述控制值而计算。(13)根据(9)到(12)中任一项的机械臂设备，其中所述驱动控制单元基于真实空间中的特定点定位在所述成像单元的光轴上的约束条件来控制所述关节单元的驱动，并且因而控制所述臂单元的驱动以便在所述成像单元指向所述特定点的状态下执行枢转操作，其中所述特定点充当所述枢转的顶点。(14)根据(9)到(12)中任一项的机械臂设备，其中所述驱动控制单元基于第一点锁定到第二点的约束条件来控制所述关节单元的驱动，所述第一点是所述成像单元的光轴上的特定点，所述第二点是真实空间中的特定点，并且因而控制所述臂单元的驱动以便在所述成像单元指向所述特定点的状态下执行居中在所述第二点上的枢转操作。(15)根据(1)到(14)中任一项的机械臂设备，其中多个所述关节单元中的每一者包含检测所述关节单元的状态的关节状态检测单元，并且所述关节状态检测单元至少包含转矩检测单元，检测所述关节单元中的所产生的转矩以及从外部施加到所述关节单元的外部转矩，以及旋转角度检测单元，检测所述关节单元的旋转角度。(16)根据(8)到(14)中任一项的机械臂设备，其中所述控制值是所述关节单元中的所产生的转矩。(17)根据(1)到(16)中任一项的机械臂设备，其中所述成像单元是显微镜。(18)根据(1)到(17)中任一项的机械臂设备，其中所述机械臂设备用于医疗实践。(19)一种校准方法，包含：在由一个或多个关节单元所接合的多个连杆构成的臂单元上所设置的成像单元指向真实空间中的参考点的状态下，获取用于规定至少包含关于所述臂单元的几何信息以及关于所述成像单元的焦点位置信息的内部模型的内部模型信息；以及使用所述所获取的内部模型信息来更新所述内部模型。(20)一种程序，使计算机的处理器实现包含以下各者的功能：在由一个或多个关节单元所接合的多个连杆构成的臂单元上所设置的成像单元指向真实空间中的参考点的状态下，获取用于规定至少包含关于所述臂单元的几何信息以及关于所述成像单元的焦点位置信息的内部模型的内部模型信息；以及使用所述所获取的内部模型信息来更新所述内部模型。附图标记列表1机械臂控制系统10机械臂设备20控制装置30显示装置110臂控制单元111驱动控制单元120臂单元130关节单元131关节驱动单元132旋转角检测单元133转矩检测单元140成像单元210输入单元220存储单元230控制单元240全身协作控制单元241臂状态获取单元242操作条件设置单元243虚拟力计算单元244实际力计算单元250理想关节控制单元251干扰估计单元252指令值计算单元260内部模型信息获取单元262焦点位置信息获取单元263失准信息获取单元270内部模型更新单元。