(57)【要約】【課題】治療装置に設置されている力検出センサの信頼性を向上させる。【解決手段】治療装置１は、治療ヘッド３とロボットアーム２と力覚センサ２３とダイレクト操作部２４と力覚センサ２５と制御部５とを備える。治療ヘッド３は、収束超音波を照射する。ロボットアーム２は、治療ヘッド３を保持して、治療ヘッド３の位置および姿勢を変化させる。力覚センサ２３は、治療ヘッド３に加わる力を検出する。ダイレクト操作部２４は、ロボットアーム２を手動で動作させるために作業者によって把持される。力覚センサ２５は、ダイレクト操作部２４に加わる力を検出する。制御部５は、力覚センサ２５による検出結果に基づいて、力覚センサ２３が検出した力を推定する。制御部５は、推定結果と、力覚センサ２３による検出結果とを比較することにより、力覚センサ２３，２５の少なくとも一方が異常であるか否かを判断する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め設定された作業を実行するように構成された作業部（３）と、
前記作業部を保持して、前記作業部の位置および姿勢を変化させるように構成された保持装置（２）と、
前記保持装置の動作を制御するように構成された保持制御部（５１）と、
前記作業部に加わる力の向きおよび大きさを検出するように構成された第１力検出部（２３）と、
前記作業部の付近で前記保持装置に連結され、前記保持装置を手動で動作させるために作業者によって把持されるように構成されたダイレクト操作部（２４）と、
前記ダイレクト操作部に加わる力の向きおよび大きさを検出するように構成された第２力検出部（２５）と、
前記第２力検出部による検出結果に基づいて、前記第１力検出部が検出した力の向きおよび大きさを推定するように構成された推定部（Ｓ５０）と、
前記推定部による推定結果と、前記第１力検出部による検出結果とを比較することにより、前記第１力検出部および前記第２力検出部の少なくとも一方が異常であるか否かを判断するように構成された異常判断部（Ｓ６０〜Ｓ９０）と
を備える作業装置（１）。
【請求項２】
請求項１に記載の作業装置であって、
前記第１力検出部および前記第２力検出部は、力の向きおよび大きさを、三次元座標系を構成する三つの座標軸方向の力成分として検出し、
前記異常判断部は、前記推定部による推定結果および前記第１力検出部による検出結果として、三つの前記力成分のうちの一部を用いる作業装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の作業装置であって、
前記第１力検出部および前記第２力検出部は、力の向きおよび大きさを、三次元座標系を構成する三つの座標軸方向の力成分として検出し、
前記第１力検出部および前記第２力検出部は、複数の検出素子を備え、
前記第１力検出部および前記第２力検出部は、三つの前記力成分の少なくとも一つを、複数の前記検出素子による検出結果を用いて算出するように構成される作業装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の作業装置であって、
前記作業部は、収束超音波を照射するように構成された照射部を有する治療ヘッドである作業装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、予め設定された作業を実行するように構成された作業部を保持する作業装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ロボットアームの先端に超音波診断用の診断プローブと収束超音波照射用の照射部を有する治療ヘッドとを取り付け、診断プローブを用いて患者の患部を観察し、照射部を用いて患部に収束超音波を照射して治療する治療装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１２１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の治療装置では、治療ヘッドを患者の治療部位に押し当てる必要がある。治療ヘッドを患者の治療部位に押し当てる押当力が必要以上に大きくならないようにするために、この押当力を力検出センサで検出し、押当力が所定値以下となるようにロボットアームを制御する方法が考えられる。
【０００５】
しかし、力検出センサに異常が発生している場合には、押当力が所定値以下となるようにロボットアームを制御することができなくなるおそれがある。
本開示は、作業装置に設置されている力検出センサの信頼性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様は、作業部（３）と、保持装置（２）と、保持制御部（５１）と、第１力検出部（２３）と、ダイレクト操作部（２４）と、第２力検出部（２５）と、推定部（Ｓ５０）と、異常判断部（Ｓ６０〜Ｓ９０）とを備える作業装置（１）である。
【０００７】
作業部は、予め設定された作業を実行するように構成される。保持装置は、作業部を保持して、作業部の位置および姿勢を変化させるように構成される。保持制御部は、保持装置の動作を制御するように構成される。
【０００８】
第１力検出部は、作業部に加わる力の向きおよび大きさを検出するように構成される。ダイレクト操作部は、作業部の付近で保持装置に連結され、保持装置を手動で動作させるために作業者によって把持されるように構成される。第２力検出部は、ダイレクト操作部に加わる力の向きおよび大きさを検出するように構成される。
【０００９】
推定部は、第２力検出部による検出結果に基づいて、第１力検出部が検出した力の向きおよび大きさを推定するように構成される。異常判断部は、推定部による推定結果と、第１力検出部による検出結果とを比較することにより、第１力検出部および第２力検出部の少なくとも一方が異常であるか否かを判断するように構成される。
【００１０】
このように構成された本開示の作業装置は、第１力検出部および第２力検出部の異常を検出することができ、作業装置に設置されている力検出センサの信頼性を向上させることができる。そして、本開示の作業装置は、作業部に加わる力を検出する第１力検出部と、ダイレクト操作部に加わる力を検出する第２力検出部とを用いて、第１力検出部および第２力検出部の異常を検出する。このため、本開示の作業装置は、異常検出のための新たなセンサを追加することなく、作業装置に設置されている力検出センサの信頼性を向上させることができる。
【００１１】
なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態の治療装置の概要を示す模式図である。
【図２】治療装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態の治療ヘッド、力覚センサおよびダイレクト操作部を示す模式図である。
【図４】第１実施形態のセンサ異常検出処理を示すフローチャートである。
【図５】第２実施形態の治療装置の概要を示す模式図である。
【図６】第２実施形態の治療ヘッド、力覚センサおよびダイレクト操作部を示す模式図である。
【図７】第２実施形態のセンサ異常検出処理の前半部分を示すフローチャートである。
【図８】第２実施形態のセンサ異常検出処理の後半部分を示すフローチャートである。
【図９】第３実施形態のセンサ異常検出処理を示すフローチャートである。
【図１０】第４実施形態のセンサ異常検出処理を示すフローチャートである。
【図１１】第４実施形態の許容範囲を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１実施形態）
以下に本開示の第１実施形態を図面とともに説明する。
本実施形態の治療装置１は、図１に示すように、ロボットアーム２と、治療ヘッド３と、超音波診断装置４と、制御部５と、遠隔操作部６とを備える。
【００１４】
治療ヘッド３は、患者等の治療対象１０１に対して、治療用の超音波である収束超音波（以下、ＨＩＦＵ）と、ＨＩＦＵとは異なる超音波である診断用超音波とを照射する機器である。ＨＩＦＵは、High Intensity Focused Ultrasoundの略である。
【００１５】
治療ヘッド３は、照射部３１と、診断プローブ３２と、水袋３３と、プローブ駆動部３４とを備える。
照射部３１は、凹面に形成された照射面を有し、焦点となる１点に向けてＨＩＦＵを照射する。照射部３１から焦点までの距離は一定である。
【００１６】
診断プローブ３２は、照射部３１の照射面の中心から、ＨＩＦＵの照射方向に向けて突出した軸状の部材である。診断プローブ３２は、その先端にて診断用超音波を送受信する。診断プローブ３２は、その中心軸（以下、プローブ軸）を延長した方向（すなわち、照射部３１に対する突出方向）を中心とする予め設定された角度範囲に向けて診断用超音波を照射し、その反射波を受信する。
【００１７】
水袋３３は、照射部３１および診断プローブ３２を覆う水密の袋である。水袋３３は、照射部３１から照射されるＨＩＦＵの減衰を抑制するために、ＨＩＦＵの伝達媒体となる水で満たされる。また、治療対象１０１に対する診察および治療は、治療ヘッド３の水袋３３を治療対象１０１に接触させた状態で行われる。水袋３３は、通常、診断プローブ３２の先端が内側から接触する部位、または、プローブ軸上に位置する部位で治療対象１０１に接触する。
【００１８】
プローブ駆動部３４は、診断プローブ３２を、プローブ軸に沿って移動させるアクチュエータである。プローブ駆動部３４は、照射部３１に対する診断プローブ３２の突出量（以下、プローブ位置）、すなわち、照射部３１と診断プローブ３２の先端との相対的な位置関係を変化させる。
【００１９】
ロボットアーム２は、その先端に治療ヘッド３が取り付けられ、治療ヘッド３の位置および姿勢の制御に使用される。ロボットアーム２は、多関節アーム２１と、アーム駆動部２２と、監視用力覚センサ２３と、ダイレクト操作部２４と、操作用力覚センサ２５とを備える。
【００２０】
多関節アーム２１は、複数の関節で連結された複数のリンクを有し、６自由度での動きを実現する。アーム駆動部２２は、多関節アーム２１の各関節に設置された複数のモータを有する。アーム駆動部２２は、制御部５からの指示により多関節アーム２１の形状を変化させる。
【００２１】
監視用力覚センサ２３は、多関節アーム２１の先端に設けられる。つまり、治療ヘッド３は、監視用力覚センサ２３を介して多関節アーム２１の先端（すなわち、ロボットアーム２の先端）に取り付けられる。監視用力覚センサ２３は、治療ヘッド３を介してロボットアーム２に伝わる力の大きさと方向とを検出して、検出結果を示す第１検出信号を制御部５へ出力する。具体的には、監視用力覚センサ２３は、検出中心点Ｏ１を原点とする三次元直交座標系を構成するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の方向に沿った力成分Ｆｘ１，Ｆｙ１，Ｆｚ１と、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸周りのモーメント成分Ｍｘ１，Ｍｙ１，Ｍｚ１とを検出する。
【００２２】
監視用力覚センサ２３は、６個の歪ゲージを備える。そして監視用力覚センサ２３は、６個の歪ゲージの出力Ｐｓ１，Ｐｓ２，Ｐｓ３，Ｐｓ４，Ｐｓ５，Ｐｓ６を用いて、式（１）に示す演算を行うことにより、力成分Ｆｘ１，Ｆｙ１，Ｆｚ１およびモーメント成分Ｍｘ１，Ｍｙ１，Ｍｚ１を算出する。
【００２３】
【数１】
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ダイレクト操作部２４は、ロボットアーム２の先端付近に設けられる。そしてダイレクト操作部２４は、ロボットアーム２を手動操作する際に、作業者１０２によって把持される。またダイレクト操作部２４は、制御部５に対する指示を入力するための複数のスイッチを備える。
【００２４】
複数のスイッチには、図３に示すように、操作切替スイッチＳ１と、制御切替スイッチＳ２と、調整指示スイッチＳ３と、退避指示スイッチＳ４とが含まれる。
操作切替スイッチＳ１は、ロボットアーム２の操作モードを、手動モードおよび遠隔モードのいずれかに切り替える場合に操作される。手動モードは、ロボットアーム２を手動操作する際に設定される。遠隔モードは、ロボットアーム２を、遠隔操作部６を介して遠隔操作する際に設定される。
【００２５】
制御切替スイッチＳ２は、ロボットアーム２の制御モードを、フリーモード、平面限定モードおよび回動限定モードのいずれかに切り替える場合に操作される。フリーモードは、治療ヘッド３の位置および姿勢を任意に変化させることが可能な制御モードである。平面限定モードは、治療ヘッド３の動きを、基点を含むように設定された指定平面での移動に制限する制御モードである。回動限定モードは、治療ヘッド３の動きを、基点を中心とする回動動作に制限する制御モードである。なお、基点は、制御モードが平面限定モードまたは回動限定モードに切り替わった時点で、診断プローブ３２の先端が位置する地点である。
【００２６】
調整指示スイッチＳ３は、ＨＩＦＵの焦点の調整を行う場合に、調整指示を入力するために操作される。退避指示スイッチＳ４は、診断プローブ３２によるＨＩＦＵの遮りが抑制される退避位置まで、診断プローブを移動させる場合に、退避指示を入力するために操作される。
【００２７】
操作用力覚センサ２５は、図１に示すように、作業者１０２によってダイレクト操作部２４に加えられる力の大きさと方向とを検出して、検出結果を示す第２検出信号を制御部５へ出力する。具体的には、操作用力覚センサ２５は、監視用力覚センサ２３と同様に、検出中心点Ｏ２を原点とする三次元直交座標系を構成するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の方向に沿った力成分Ｆｘ２，Ｆｙ２，Ｆｚ２と、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸周りのモーメント成分Ｍｘ２，Ｍｙ２，Ｍｚ２とを検出する。
【００２８】
操作用力覚センサ２５は、６個の歪ゲージを備える。そして操作用力覚センサ２５は、６個の歪ゲージの出力を用いて、監視用力覚センサ２３と同様の演算を行うことにより、力成分Ｆｘ２，Ｆｙ２，Ｆｚ２およびモーメント成分Ｍｘ２，Ｍｙ２，Ｍｚ２を算出する。
【００２９】
遠隔操作部６は、治療装置１の遠隔制御に必要な機能を有し、オペレータ１０３によって操作される。具体的には、遠隔操作部６は、少なくとも、ダイレクト操作部２４が有する複数のスイッチＳ１〜Ｓ４と同等の指示入力を受け付ける機能と、治療ヘッド３の動きに関する指示入力を受け付ける機能とを有する。
【００３０】
遠隔操作部６は、専用の機器であってもよいし、例えば、汎用のパーソナルコンピュータに、治療装置１の遠隔制御に必要なアプリケーションがインストールされたものであってもよい。
【００３１】
超音波診断装置４は、診断制御部４１と、モニタ４２とを備える。診断制御部４１は、制御部５からの指示に従って、診断プローブ３２に診断用超音波を照射させる。そして診断制御部４１は、診断プローブ３２が受信する反射波を画像処理することで、治療対象１０１の内部の状態を表す２次元の画像データを生成する。診断制御部４１は、画像データに基づく診断画像をモニタ４２に表示させるとともに、画像データを制御部５へ供給する。
【００３２】
制御部５は、図２に示すように、ＣＰＵ５ａと、例えばＲＡＭおよびＲＯＭ等の半導体メモリ（以下、メモリ）５ｂとを有するマイクロコンピュータを備える。制御部５の各機能は、ＣＰＵ５ａが非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、メモリ５ｂが、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。なお、制御部５は、１つのマイクロコンピュータを備えてもよいし、複数のマイクロコンピュータを備えてもよい。
【００３３】
制御部５は、機能単位のブロックとして、アームコントローラ５１と、ＨＩＦＵコントローラ５２と、システムコントローラ５３とを備える。制御部５に含まれる各部の機能を実現する手法はソフトウェアに限るものではなく、その一部または全部の機能が、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現されてもよい。例えば、上記機能がハードウェアである電子回路によって実現される場合、その電子回路は、デジタル回路またはアナログ回路、あるいはこれらの組合せによって実現されてもよい。
【００３４】
アームコントローラ５１は、監視用力覚センサ２３の検出結果と、システムコントローラ５３からの指示とに従ってアーム駆動部２２を駆動し、多関節アーム２１の形状を変化させることで、治療ヘッド３の位置および姿勢を制御する。またアームコントローラ５１は、ロボットアーム２の状態（以下、アーム状態）をシステムコントローラ５３へ通知する。なお、アームコントローラ５１は、システムコントローラ５３からの指示として、操作モードおよび制御モードの設定と、調整指示および退避指示の有無と、治療ヘッド３の移動指示とが与えられる。
【００３５】
アームコントローラ５１は、操作モードが手動モードである場合、作業者１０２がロボットアーム２に加える作用力の大きさと方向とを、監視用力覚センサ２３によって検出し、その検出結果から治療ヘッド３の移動指示を生成し、この移動指示に従って、アーム駆動部２２に属する各モータの制御量を算出して、各モータを駆動する。またアームコントローラ５１は、操作モードが遠隔モードである場合、遠隔操作部６から入力されシステムコントローラ５３を介して通知される治療ヘッド３の移動指示、または予め設定されたプログラムに従って算出される治療ヘッド３の移動指示を取得し、その移動指示に従って、アーム駆動部２２に属する各モータの制御量を算出して、各モータを駆動する。
【００３６】
なお、治療ヘッド３の移動指示は、プローブ座標系を用いて、移動方向および移動量を示す。プローブ座標系は、診断プローブ３２の先端（すなわち、診断用超音波の送受信点）を原点とし、プローブ軸に沿った方向をＺ軸方向、Ｚ軸に直交する平面をＸ−Ｙ平面とする三次元直交座標系である。なお、Ｘ軸およびＹ軸は、モニタ４２にＸ―Ｚ平面の画像が表示されるように設定される。
【００３７】
ＨＩＦＵコントローラ５２は、システムコントローラ５３からの指示に従い、照射部３１によるＨＩＦＵの照射を制御する。またＨＩＦＵコントローラ５２は、システムコントローラ５３からの指示に従い、プローブ駆動部３４を駆動して、プローブ位置を変化させる。さらにＨＩＦＵコントローラ５２は、プローブ位置をシステムコントローラ５３へ通知する。
【００３８】
システムコントローラ５３は、遠隔操作部６からの入力またはダイレクト操作部２４のスイッチ群Ｓ１〜Ｓ４からの入力と、アームコントローラ５１からのアーム状態と、ＨＩＦＵコントローラ５２からのプローブ位置と、診断制御部４１からの画像データとに従って、アームコントローラ５１およびＨＩＦＵコントローラ５２の動作、並びにモニタ４２の表示を制御する。
【００３９】
図３に示すように、監視用力覚センサ２３および操作用力覚センサ２５は、検出中心点Ｏ１を通ってＹ軸に平行な直線上に検出中心点Ｏ２が位置するように配置されている。
そして、診断プローブ３２のプローブ軸のＹ軸位置と、監視用力覚センサ２３の検出中心点Ｏ１のＹ軸位置との差の絶対値をＬ１とする。監視用力覚センサ２３の検出中心点Ｏ１のＹ軸位置と、操作用力覚センサ２５の検出中心点Ｏ２のＹ軸位置との差の絶対値をＬ２とする。
【００４０】
操作用力覚センサ２５の検出中心点Ｏ２のＹ軸位置と、ダイレクト操作部２４の操作中心ＰｃのＹ軸位置との差の絶対値をＬｙｄとする。操作用力覚センサ２５の検出中心点Ｏ２のＺ軸位置と、ダイレクト操作部２４の操作中心ＰｃのＺ軸位置との差の絶対値をＬｚｄとする。
【００４１】
治療ヘッド３の質量をＷｔとする。従って、治療ヘッド３に働く重力は、Ｗｔｇである。なお、ｇは重力加速度である。また、治療ヘッド３の重心のＹ軸位置と、監視用力覚センサ２３の検出中心点Ｏ１のＹ軸位置との差の絶対値をＬｔとする。
【００４２】
また、作業者１０２によってダイレクト操作部２４の操作中心Ｐｃに加えられる力Ｆｄ（以下、操作力Ｆｄ）は、式（２）で表される。式（２）の力成分Ｆｘｄ，Ｆｙｄ，Ｆｚｄはそれぞれ、操作力ＦｄにおけるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の方向に沿った力の大きさである。式（２）のモーメント成分Ｍｘｄ，Ｍｙｄ，Ｍｚｄはそれぞれ、操作力ＦｄにおけるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸周りのモーメントの大きさである。
【００４３】
【数２】
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監視用力覚センサ２３の検出値Ｆｓ１は、式（３）で表される。式（３）の力成分Ｆｘ１，Ｆｙ１，Ｆｚ１はそれぞれ、検出値Ｆｓ１におけるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の方向に沿った力の大きさである。式（３）のモーメント成分Ｍｘ１，Ｍｙ１，Ｍｚ１はそれぞれ、検出値Ｆｓ１におけるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸周りのモーメントの大きさである。
【００４４】
【数３】
2020039397.tif 000005
操作用力覚センサ２５の検出値Ｆｓ２は、式（４）で表される。式（４）の力成分Ｆｘ２，Ｆｙ２，Ｆｚ２はそれぞれ、検出値Ｆｓ２におけるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の方向に沿った力の大きさである。式（４）のモーメント成分Ｍｘ２，Ｍｙ２，Ｍｚ２はそれぞれ、検出値Ｆｓ２におけるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸周りのモーメントの大きさである。
【００４５】
【数４】
2020039397.tif 000006
次に、制御部５が実行するセンサ異常検出処理の手順を説明する。センサ異常検出処理は、制御部５の動作中において繰り返し実行される処理である。
【００４６】
センサ異常検出処理が実行されると、制御部５は、図４に示すように、まずＳ１０にて、監視用力覚センサ２３から第１検出信号を取得し、操作用力覚センサ２５から第２検出信号を取得する。そしてＳ２０にて、Ｓ１０で取得した第２検出信号が示す検出値Ｆｓ２に基づいて、作業者１０２によってダイレクト操作部２４が操作されている最中であるか否かを判断する。具体的には、検出値Ｆｓ２における力成分Ｆｘ２，Ｆｙ２，Ｆｚ２およびモーメント成分Ｍｘ２，Ｍｙ２，Ｍｚ２の全てが０である場合に、ダイレクト操作部２４が操作されていないと判断する。一方、力成分Ｆｘ２，Ｆｙ２，Ｆｚ２およびモーメント成分Ｍｘ２，Ｍｙ２，Ｍｚ２の少なくとも一つが０でない場合に、ダイレクト操作部２４が操作されている最中であると判断する。
【００４７】
ここで、ダイレクト操作部２４が操作されていない場合には、Ｓ３０にて、Ｓ１０で取得した第１検出信号が示す検出値Ｆｓ１に基づいて、検出値Ｆｓ１における力成分Ｆｚ１を重力加速度ｇで除した除算値を、治療ヘッド３の質量Ｗｔとして算出し、センサ異常検出処理を一旦終了する。
【００４８】
一方、ダイレクト操作部２４が操作されている最中である場合には、Ｓ４０にて、Ｓ１０で取得した第２検出信号が示す検出値Ｆｓ２と式（４）とに基づいて、操作力Ｆｄにおける力成分Ｆｘｄ，Ｆｙｄ，Ｆｚｄおよびモーメント成分Ｍｘｄ，Ｍｙｄ，Ｍｚｄを算出する。
【００４９】
式（４）は、式（５）〜（１０）で示すように、力成分Ｆｘ２，Ｆｙ２，Ｆｚ２およびモーメント成分Ｍｘ２，Ｍｙ２，Ｍｚ２のそれぞれを左辺とする六つの連立方程式である。
【００５０】
Ｆｘ２＝Ｆｘｄ＋Ｍｚｄ／Ｌｙｄ＋Ｍｙｄ／Ｌｚｄ    ・・・（５）
Ｆｙ２＝Ｆｙｄ＋Ｍｘｄ／Ｌｚｄ    ・・・（６）
Ｆｚ２＝Ｆｚｄ＋Ｍｘｄ／Ｌｙｄ    ・・・（７）
Ｍｘ２＝Ｍｘｄ＋ＦｚｄＬｙｄ＋ＦｙｄＬｚｄ    ・・・（８）
Ｍｙ２＝Ｍｙｄ＋ＦｘｄＬｚｄ    ・・・（９）
Ｍｚ２＝Ｍｚｄ＋ＦｘｄＬｙｄ    ・・・（１０）
そして、力成分Ｆｘ２，Ｆｙ２，Ｆｚ２およびモーメント成分Ｍｘ２，Ｍｙ２，Ｍｚ２には、第２検出信号が示す値が代入される。また、Ｌｚｄ，Ｌｚｄは、予め設定された値である。すなわち、力成分Ｆｘｄ，Ｆｙｄ，Ｆｚｄおよびモーメント成分Ｍｘｄ，Ｍｙｄ，Ｍｚｄが未知数である。そして、未知数が六つであるため、六つの連立方程式（５）〜（１０）により、力成分Ｆｘｄ，Ｆｙｄ，Ｆｚｄおよびモーメント成分Ｍｘｄ，Ｍｙｄ，Ｍｚｄを算出することができる。
【００５１】
Ｓ４０の処理が終了すると、Ｓ５０にて、Ｓ１０で取得した第２検出信号が示す検出値Ｆｓ２と、Ｓ３０で算出された最新の質量Ｗｔと、式（３）とに基づいて、検出値Ｆｓ１を推定する。以下、検出値Ｆｓ１における力成分Ｆｘ１，Ｆｙ１，Ｆｚ１およびモーメント成分Ｍｘ１，Ｍｙ１，Ｍｚ１の推定値をそれぞれ、推定力成分Ｆ´ｘ１，Ｆ´ｙ１，Ｆ´ｚ１および推定モーメント成分Ｍ´ｘ１，Ｍ´ｙ１，Ｍ´ｚ１と表記する。
【００５２】
式（３）に基づいて、推定力成分Ｆ´ｘ１，Ｆ´ｙ１，Ｆ´ｚ１および推定モーメント成分Ｍ´ｘ１，Ｍ´ｙ１，Ｍ´ｚ１は、式（１１）〜（１６）で算出される。
【００５３】
【数５】
2020039397.tif 000007
そしてＳ６０にて、推定力成分Ｆ´ｘ１，Ｆ´ｙ１，Ｆ´ｚ１および推定モーメント成分Ｍ´ｘ１，Ｍ´ｙ１，Ｍ´ｚ１をそれぞれ、力成分Ｆｘ１，Ｆｙ１，Ｆｚ１およびモーメント成分Ｍｘ１，Ｍｙ１，Ｍｚ１と比較する。具体的には、推定力成分Ｆ´ｘ１から力成分Ｆｘ１を減じた減算値の絶対値を、比較差ΔＦｘ１として算出する。同様に、推定力成分Ｆ´ｙ１，Ｆ´ｚ１および推定モーメント成分Ｍ´ｘ１，Ｍ´ｙ１，Ｍ´ｚ１からそれぞれ力成分Ｆｙ１，Ｆｚ１およびモーメント成分Ｍｘ１，Ｍｙ１，Ｍｚ１を減じた減算値の絶対値を、比較差ΔＦｙ１，ΔＦｚ１，ΔＭｘ１，ΔＭｙ１，ΔＭｚ１として算出する。
【００５４】
次にＳ７０にて、監視用力覚センサ２３および操作用力覚センサ２５の少なくとも一方が異常であるか否かを判断する。具体的には、以下に示す第１異常判定条件、第２異常判定条件、第３異常判定条件、第４異常判定条件、第５異常判定条件および第６異常判定条件の少なくとも一つが成立した場合に、監視用力覚センサ２３および操作用力覚センサ２５の少なくとも一方が異常であると判断する。
【００５５】
第１異常判定条件は、比較差ΔＦｘ１が予め設定された第１異常判定値以上であることである。第２異常判定条件は、比較差ΔＦｙ１が予め設定された第２異常判定値以上であることである。第３異常判定条件は、比較差ΔＦｚ１が予め設定された第３異常判定値以上であることである。第４異常判定条件は、比較差ΔＭｘ１が予め設定された第４異常判定値以上であることである。第５異常判定条件は、比較差ΔＭｙ１が予め設定された第５異常判定値以上であることである。第６異常判定条件は、比較差ΔＭｚ１が予め設定された第６異常判定値以上であることである。
【００５６】
ここで、監視用力覚センサ２３および操作用力覚センサ２５の少なくとも一方が異常であると判断した場合には、Ｓ８０にて、メモリ５ｂに設けられたセンサ異常フラグをセットして、センサ異常検出処理を一旦終了する。一方、監視用力覚センサ２３および操作用力覚センサ２５が異常ではないと判断した場合には、Ｓ９０にて、センサ異常フラグをクリアして、センサ異常検出処理を一旦終了する。
【００５７】
このように構成された治療装置１は、治療ヘッド３と、ロボットアーム２と、アームコントローラ５１と、監視用力覚センサ２３と、ダイレクト操作部２４と、操作用力覚センサ２５と、制御部５とを備える。
【００５８】
治療ヘッド３は、予め設定された作業として、収束超音波を照射するように構成される。ロボットアーム２は、治療ヘッド３を保持して、治療ヘッド３の位置および姿勢を変化させる。アームコントローラ５１は、ロボットアーム２の動作を制御する。
【００５９】
監視用力覚センサ２３は、治療ヘッド３に加わる力の向きおよび大きさを検出する。ダイレクト操作部２４は、治療ヘッド３の付近でロボットアーム２に連結され、ロボットアーム２を手動で動作させるために作業者によって把持されるように構成される。操作用力覚センサ２５は、ダイレクト操作部２４に加わる力の向きおよび大きさを検出する。
【００６０】
制御部５は、操作用力覚センサ２５による検出結果に基づいて、監視用力覚センサ２３が検出した力の向きおよび大きさを推定する。制御部５は、推定結果と、監視用力覚センサ２３による検出結果とを比較することにより、監視用力覚センサ２３および操作用力覚センサ２５の少なくとも一方が異常であるか否かを判断する。
【００６１】
このように治療装置１は、監視用力覚センサ２３および操作用力覚センサ２５の異常を検出することができ、治療装置１に設置されている力覚センサの信頼性を向上させることができる。そして、治療装置１は、治療ヘッド３に加わる力を検出する監視用力覚センサ２３と、ダイレクト操作部２４に加わる力を検出する操作用力覚センサ２５とを用いて、監視用力覚センサ２３および操作用力覚センサ２５の異常を検出する。このため、治療装置１は、異常検出のための新たなセンサを追加することなく、治療装置１に設置されている力覚センサの信頼性を向上させることができる。
【００６２】
以上説明した実施形態において、治療装置１は作業装置に相当し、治療ヘッド３は作業部に相当し、ロボットアーム２は保持装置に相当し、アームコントローラ５１は保持制御部に相当する。
また、監視用力覚センサ２３は第１力検出部に相当し、操作用力覚センサ２５は第２力検出部に相当し、Ｓ５０は推定部としての処理に相当し、Ｓ６０〜Ｓ９０は異常判断部としての処理に相当する。
【００６３】
（第２実施形態）
以下に本開示の第２実施形態を図面とともに説明する。なお第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分を説明する。共通する構成については同一の符号を付す。
【００６４】
第２実施形態の治療装置１は、図５に示すように、診断用力覚センサ２６が追加された点が第１実施形態と異なる。
そして、第２実施形態のロボットアーム２は、支持板２７，２８を備える。支持板２７の裏面には、照射部３１が設置され、支持板２７の表面には、監視用力覚センサ２３が設置される。
【００６５】
また、支持板２８の裏面には監視用力覚センサ２３が設置される。そして、支持板２８の表面には、診断用力覚センサ２６および操作用力覚センサ２５が設置される。なお、診断用力覚センサ２６は、診断用力覚センサ２６と監視用力覚センサ２３との間に支持板２８が挟まれているように配置される。
【００６６】
そして診断用力覚センサ２６は、多関節アーム２１の先端に設置される。つまり、治療ヘッド３は、診断用力覚センサ２６と監視用力覚センサ２３とを介して多関節アーム２１の先端に取り付けられる。
【００６７】
診断用力覚センサ２６は、治療ヘッド３を介してロボットアーム２に伝わる力の大きさと方向とを検出して、検出結果を示す第３検出信号を制御部５へ出力する。具体的には、診断用力覚センサ２６は、検出中心点Ｏ３を原点とする三次元直交座標系を構成するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の方向に沿った力成分Ｆｘ３，Ｆｙ３，Ｆｚ３と、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸周りのモーメント成分Ｍｘ３，Ｍｙ３，Ｍｚ３とを検出する。
【００６８】
診断用力覚センサ２６は、６個の歪ゲージを備える。そして診断用力覚センサ２６は、６個の歪ゲージの出力を用いて、監視用力覚センサ２３と同様の演算を行うことにより、力成分Ｆｘ３，Ｆｙ３，Ｆｚ３およびモーメント成分Ｍｘ３，Ｍｙ３，Ｍｚ３を算出する。
【００６９】
図６に示すように、監視用力覚センサ２３および診断用力覚センサ２６は、検出中心点Ｏ１を通ってＺ軸に平行な直線上に検出中心点Ｏ３が位置するように配置されている。また、操作用力覚センサ２５および診断用力覚センサ２６は、検出中心点Ｏ２を通ってＹ軸に平行な直線上に検出中心点Ｏ３が位置するように配置されている。これにより、監視用力覚センサ２３および操作用力覚センサ２５は、検出値が相互に干渉しないように取り付けられる。
【００７０】
そして、診断プローブ３２のプローブ軸のＹ軸位置と、監視用力覚センサ２３の検出中心点Ｏ１のＹ軸位置との差の絶対値をＬ１とする。監視用力覚センサ２３の検出中心点Ｏ１のＹ軸位置と、操作用力覚センサ２５の検出中心点Ｏ２のＹ軸位置との差の絶対値をＬ２とする。
【００７１】
操作用力覚センサ２５の検出中心点Ｏ２のＹ軸位置と、ダイレクト操作部２４の操作中心ＰｃのＹ軸位置との差の絶対値をＬｙｄとする。操作用力覚センサ２５の検出中心点Ｏ２のＺ軸位置と、ダイレクト操作部２４の操作中心ＰｃのＺ軸位置との差の絶対値をＬｚｄとする。監視用力覚センサ２３の検出中心点Ｏ１のＺ軸位置と、診断用力覚センサ２６の検出中心点Ｏ３のＺ軸位置との差の絶対値をＬｚｓとする。
【００７２】
治療ヘッド３の質量をＷｔとする。従って、治療ヘッド３に働く重力は、Ｗｔｇである。なお、ｇは重力加速度である。また、治療ヘッド３の重心のＹ軸位置と、監視用力覚センサ２３の検出中心点Ｏ１のＹ軸位置との差の絶対値をＬｔとする。診断プローブ３２において最も低い箇所におけるＺ軸位置と、診断用力覚センサ２６の検出中心点Ｏ３のＺ軸位置との差の絶対値をＬｈとする。
【００７３】
また、水袋３３が治療対象１０１を押え付ける位置のＹ軸位置と、監視用力覚センサ２３の検出中心点Ｏ１のＹ軸位置との差の絶対値をＬｃとする。水袋３３が治療対象１０１を押え付けることにより水袋３３に作用する反力をＦｈとする。
【００７４】
監視用力覚センサ２３の検出値Ｆｓ１１は、式（１７）で表される。式（１７）の力成分Ｆｘ１１，Ｆｙ１１，Ｆｚ１１はそれぞれ、検出値Ｆｓ１１におけるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の方向に沿った力の大きさである。式（１７）のモーメント成分Ｍｘ１１，Ｍｙ１１，Ｍｚ１１はそれぞれ、検出値Ｆｓ１１におけるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸周りのモーメントの大きさである。
【００７５】
【数６】
2020039397.tif 000008
操作用力覚センサ２５の検出値Ｆｓ１２は、式（１８）で表される。式（１８）の力成分Ｆｘ１２，Ｆｙ１２，Ｆｚ１２はそれぞれ、検出値Ｆｓ１２におけるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の方向に沿った力の大きさである。式（１８）のモーメント成分Ｍｘ１２，Ｍｙ１２，Ｍｚ１２はそれぞれ、検出値Ｆｓ１２におけるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸周りのモーメントの大きさである。
【００７６】
【数７】
2020039397.tif 000009
診断用力覚センサ２６の検出値Ｆｓ１３は、式（１９）で表される。式（１９）の力成分Ｆｘ１３，Ｆｙ１３，Ｆｚ１３はそれぞれ、検出値Ｆｓ１３におけるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の方向に沿った力の大きさである。式（１９）のモーメント成分Ｍｘ１３，Ｍｙ１３，Ｍｚ１３はそれぞれ、検出値Ｆｓ１３におけるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸周りのモーメントの大きさである。
【００７７】
【数８】
2020039397.tif 000010
さらに、第２実施形態の治療装置１は、センサ異常検出処理が変更された点が第１実施形態と異なる。
【００７８】
第２実施形態のセンサ異常検出処理が実行されると、制御部５は、図７に示すように、まずＳ２１０にて、監視用力覚センサ２３から第１検出信号を取得し、操作用力覚センサ２５から第２検出信号を取得し、診断用力覚センサ２６から第３検出信号を取得する。
【００７９】
そしてＳ２２０にて、Ｓ２１０で取得した第２検出信号が示す検出値Ｆｓ１２に基づいて、Ｓ２０と同様にして、作業者１０２によってダイレクト操作部２４が操作されている最中であるか否かを判断する。
【００８０】
ここで、ダイレクト操作部２４が操作されている場合には、Ｓ２３０にて、ダイレクト操作が開始された時であるか否かを判断する。具体的には、検出値Ｆｓ１２における力成分Ｆｘ１２，Ｆｙ１２，Ｆｚ１２およびモーメント成分Ｍｘ１２，Ｍｙ１２，Ｍｚ１２の何れか一つが、０から、０より大きい値に変化した場合に、ダイレクト操作が開始された時であると判断する。
【００８１】
ここで、ダイレクト操作が開始された時である場合には、Ｓ２４０にて、メモリ５ｂに設けられた開始時値Ｆｓ１３＿ｏｓに、Ｓ２１０で取得した第３検出信号が示す検出値Ｆｓ１３における力成分Ｆｘ１３，Ｆｙ１３，Ｆｚ１３およびモーメント成分Ｍｘ１３，Ｍｙ１３，Ｍｚ１３を格納することにより、開始時値Ｆｓ１３＿ｏｓを更新する。
【００８２】
次にＳ２５０にて、第１比較を実行する。具体的には、まず、式（２０）に示すように、Ｓ２１０で取得した第３検出信号が示す検出値Ｆｓ１３から、Ｓ２１０で取得した第２検出信号が示す検出値Ｆｓ１２を減算した第１減算値（Ｆｓ１３−Ｆｓ１２）を算出する。そして、第１減算値（Ｆｓ１３−Ｆｓ１２）が、Ｓ２１０で取得した第１検出信号が示す検出値Ｆｓ１１（すなわち、式（１７）に示すＦｓ１１）と一致しているか否かを判断する。
【００８３】
【数９】
2020039397.tif 000011
そしてＳ２６０にて、Ｓ２５０における比較結果が「一致」であるか否かを判断する。ここで、比較結果が「一致」である場合には、Ｓ２７０にて、メモリ５ｂに設けられている第１センサ異常フラグをクリアして、Ｓ３３０に移行する。一方、比較結果が「一致」でない場合には、Ｓ２８０にて、第１センサ異常フラグをセットして、Ｓ３３０に移行する。なお、第１センサ異常フラグのセットは、監視用力覚センサ２３の異常を示す。
【００８４】
またＳ２３０にて、ダイレクト操作が開始された時でない場合には、Ｓ２９０にて、第２比較を実行する。具体的には、Ｓ２１０で取得した第３検出信号が示す検出値Ｆｓ１３から、開始時値Ｆｓ１３＿ｏｓを減算した第２減算値（Ｆｓ１３−Ｆｓ１３＿ｏｓ）を算出する。そして、第２減算値（Ｆｓ１３−Ｆｓ１３＿ｏｓ）が、Ｓ２１０で取得した第２検出信号が示す検出値Ｆｓ１２（すなわち、式（１８）に示すＦｓ１２）と一致しているか否かを判断する。
【００８５】
そしてＳ３００にて、Ｓ２９０における比較結果が「一致」であるか否かを判断する。ここで、比較結果が「一致」である場合には、Ｓ３１０にて、メモリ５ｂに設けられている第２センサ異常フラグをクリアして、Ｓ２５０に移行する。一方、比較結果が「一致」でない場合には、Ｓ３２０にて、第２センサ異常フラグをセットして、Ｓ２５０に移行する。なお、第２センサ異常フラグのセットは、操作用力覚センサ２５の異常を示す。
【００８６】
そしてＳ３３０に移行すると、図８に示すように、第３比較を実行する。具体的には、まず、式（２１）に示すように、Ｓ２１０で取得した第２検出信号が示す検出値Ｆｓ１２と、Ｓ２１０で取得した第１検出信号が示す検出値Ｆｓ１１とを加算した加算値（Ｆｓ１２＋Ｆｓ１１）を算出する。そして、加算値（Ｆｓ１２＋Ｆｓ１１）が、Ｓ２１０で取得した第３検出信号が示す検出値Ｆｓ１３（すなわち、式（１９）に示すＦｓ１３）と一致しているか否かを判断する。
【００８７】
【数１０】
2020039397.tif 000012
そしてＳ３４０にて、Ｓ３３０における比較結果が「一致」であるか否かを判断する。ここで、比較結果が「一致」である場合には、Ｓ３５０にて、メモリ５ｂに設けられている第３センサ異常フラグをクリアして、センサ異常検出処理を一旦終了する。一方、比較結果が「一致」でない場合には、Ｓ３６０にて、第３センサ異常フラグをセットして、センサ異常検出処理を一旦終了する。なお、第３センサ異常フラグのセットは、監視用力覚センサ２３および操作用力覚センサ２５の少なくとも一方の異常を示す。
【００８８】
またＳ２２０にて、ダイレクト操作部２４が操作されていない場合には、Ｓ３７０にて、第４比較を実行する。具体的には、Ｓ２１０で取得した第３検出信号が示す検出値Ｆｓ１３と、Ｓ２１０で取得した第１検出信号が示す検出値Ｆｓ１１とが一致しているか否かを判断する。
【００８９】
そしてＳ３８０にて、Ｓ３７０における比較結果が「一致」であるか否かを判断する。ここで、比較結果が「一致」である場合には、Ｓ３９０にて、メモリ５ｂに設けられている第４センサ異常フラグをクリアして、センサ異常検出処理を一旦終了する。一方、比較結果が「一致」でない場合には、Ｓ４００にて、第４センサ異常フラグをセットして、センサ異常検出処理を一旦終了する。なお、第４センサ異常フラグのセットは、監視用力覚センサ２３の異常を示す。
【００９０】
このように構成された治療装置１は、ダイレクト操作時でも、ダイレクト操作の影響を排除して、監視用力覚センサ２３および操作用力覚センサ２５の異常を判断することができる。また、治療装置１は、診断用力覚センサ２６を設置することにより、一つの力覚センサで２つの力覚センサを監視することができる。
【００９１】
（第３実施形態）
以下に本開示の第３実施形態を図面とともに説明する。なお第３実施形態では、第１実施形態と異なる部分を説明する。共通する構成については同一の符号を付す。
【００９２】
第３実施形態の治療装置１は、センサ異常検出処理が変更された点が第１実施形態と異なる。
第３実施形態のセンサ異常検出処理が実行されると、制御部５は、図９に示すように、まずＳ５１０にて、治療装置１が起動した直後であるか否かを判断する。ここで、治療装置１が起動した直後でない場合には、センサ異常検出処理を一旦終了する。一方、治療装置１が起動した直後である場合には、Ｓ５２０にて、異常検出用遠隔操作を実行する。具体的には、検出値Ｆｓ１における力成分Ｆｘ１，Ｆｙ１，Ｆｚ１およびモーメント成分Ｍｘ１，Ｍｙ１，Ｍｚ１のそれぞれが、予め設定された第１，２，３，４，５，６異常検出用設定値となるようにロボットアーム２を駆動する。第１，２，３，４，５，６異常検出用設定値はそれぞれ、予め設定された第１，２，３，４，５，６許容範囲内となるように設定されている。
【００９３】
本実施形態では、第１，２，３許容範囲はそれぞれ、力成分Ｆｘ１，Ｆｙ１，Ｆｚ１のセンサ計測範囲の２．５％である。例えば、力成分Ｆｘ１，Ｆｙ１，Ｆｚ１のセンサ計測範囲が−２００〜＋２００［Ｎ］である場合に、第１，２，３許容範囲は−５〜＋５［Ｎ］である。
【００９４】
また、第４，５，６許容範囲は、モーメント成分Ｍｘ１，Ｍｙ１，Ｍｚ１のセンサ計測範囲の１．２５％である。例えば、モーメント成分Ｍｘ１，Ｍｙ１，Ｍｚ１のセンサ計測範囲が−２０〜＋２０［Ｎ・ｍ］である場合に、第４，５，６許容範囲は−０．２５〜＋０．２５［Ｎ・ｍ］である。
【００９５】
次にＳ５３０にて、監視用力覚センサ２３から第１検出信号を取得する。そしてＳ５４０にて、検出値Ｆｓ１が許容範囲内であるか否かを判断する。具体的には、以下に示す第１許容条件、第２許容条件、第３許容条件、第４許容条件、第５許容条件および第６許容条件の全てが成立した場合に、検出値Ｆｓ１が許容範囲内であると判断する。
【００９６】
第１許容条件は、力成分Ｆｘ１が上記の第１許容範囲内であることである。第２許容条件は、力成分Ｆｙ１が上記の第２許容範囲内であることである。第３許容条件は、力成分Ｆｚ１が上記の第３許容範囲内であることである。第４許容条件は、モーメント成分Ｍｘ１が上記の第４許容範囲内であることである。第５許容条件は、モーメント成分Ｍｙ１が上記の第５許容範囲内であることである。第６許容条件は、モーメント成分Ｍｚ１が上記の第６許容範囲内であることである。
【００９７】
ここで、検出値Ｆｓ１が許容範囲内であると判断した場合には、Ｓ５５０にて、センサ異常フラグをクリアして、センサ異常検出処理を一旦終了する。一方、検出値Ｆｓ１が許容範囲内ではないと判断した場合には、Ｓ５６０にて、センサ異常フラグをセットして、センサ異常検出処理を一旦終了する。
【００９８】
このように構成された治療装置１は、各軸の値を高精度に確認可能であり、センサ筐体の塑性変形、並びに検出素子および検出回路の故障等の様々な故障による不具合を検出可能である。
（第４実施形態）
以下に本開示の第４実施形態を図面とともに説明する。なお第４実施形態では、第１実施形態と異なる部分を説明する。共通する構成については同一の符号を付す。
【００９９】
第４実施形態の治療装置１は、センサ異常検出処理が変更された点が第１実施形態と異なる。
第４実施形態のセンサ異常検出処理が実行されると、制御部５は、図１０に示すように、まずＳ６１０にて、監視用力覚センサ２３から第１検出信号を取得する。そしてＳ６２０にて、検出値Ｆｓ１が許容範囲内であるか否かを判断する。具体的には、以下に示す第１許容条件、第２許容条件、第３許容条件、第４許容条件、第５許容条件および第６許容条件の全てが成立した場合に、検出値Ｆｓ１が許容範囲内であると判断する。
【０１００】
第１許容条件は、力成分Ｆｘ１が第１許容範囲内であることである。第２許容条件は、力成分Ｆｙ１が第２許容範囲内であることである。第３許容条件は、力成分Ｆｚ１が第３許容範囲内であることである。第４許容条件は、モーメント成分Ｍｘ１が第４許容範囲内であることである。第５許容条件は、モーメント成分Ｍｙ１が第５許容範囲内であることである。第６許容条件は、モーメント成分Ｍｚ１が第６許容範囲内であることである。
【０１０１】
本実施形態では、第１，２許容範囲はそれぞれ、力成分Ｆｘ１，Ｆｙ１のセンサ計測範囲の５％である。例えば、図１１に示すように、力成分Ｆｘ１，Ｆｙ１のセンサ計測範囲が−２００〜＋２００［Ｎ］である場合に、第１，２許容範囲は−１０〜＋１０［Ｎ］である。
【０１０２】
また、第３許容範囲はそれぞれ、力成分Ｆｚ１のセンサ計測範囲の５０％である。例えば、図１１に示すように、力成分Ｆｚ１のセンサ計測範囲が−２００〜＋２００［Ｎ］である場合に、第３許容範囲は−２００〜０［Ｎ］である。
【０１０３】
また、第４，５許容範囲は、モーメント成分Ｍｘ１，Ｍｙ１のセンサ計測範囲の１００％である。例えば、図１１に示すように、モーメント成分Ｍｘ１，Ｍｙ１のセンサ計測範囲が−２０〜＋２０［Ｎ・ｍ］である場合に、第４，５許容範囲は−２０〜＋２０［Ｎ・ｍ］である。
【０１０４】
また、第６許容範囲は、モーメント成分Ｍｚ１のセンサ計測範囲の１０％である。例えば、図１１に示すように、モーメント成分Ｍｚ１のセンサ計測範囲が−２０〜＋２０［Ｎ・ｍ］である場合に、第６許容範囲は−２〜＋２［Ｎ・ｍ］である。
【０１０５】
すなわち、使用する成分（すなわち、力成分Ｆｚ１およびモーメント成分Ｍｘ１，Ｍｙ１）については、許容範囲を広くすることより、誤検出の発生を抑制する。
ほとんど使用されない成分（すなわち、力成分Ｆｘ１，Ｆｙ１およびモーメント成分Ｍｚ１）については、許容範囲を狭くすることにより、異常判定率を向上させる。
【０１０６】
Ｓ６２０にて、検出値Ｆｓ１が許容範囲内であると判断した場合には、Ｓ６３０にて、センサ異常フラグをクリアして、センサ異常検出処理を一旦終了する。一方、検出値Ｆｓ１が許容範囲内ではないと判断した場合には、Ｓ６４０にて、センサ異常フラグをセットして、センサ異常検出処理を一旦終了する。
【０１０７】
このように構成された治療装置１は、使用する成分の許容範囲を十分広くし、使用されない成分の許容範囲を狭くすることで、ロボットアーム２側で複雑な処理をせずに監視用力覚センサ２３側に荷重を与え、特定の故障が起きてないか否かを、治療装置１の使用中に常時確認することができる。
【０１０８】
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができる。
［変形例１］
例えば上記実施形態では、検出値Ｆｓ２に基づいて検出値Ｆｓ１を推定する形態を示した。しかし、ロボットアームの各軸の電流値、および、ロボットアームの各軸に設けたトルクセンサ等に基づいて、照射部３１が取り付けられるツールフランジにかかる荷重およびトルクを推定することができる。このため、推定された値と検出値Ｆｓ１と比較することで、監視用力覚センサ２３が正常に動作しているか否かを判断するようにしてもよい。
【０１０９】
［変形例２］
上記実施形態では、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の方向に沿った力の大きさと、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸周りのモーメントの大きさとの６つの成分について、監視用力覚センサ２３が検出した力の向きおよび大きさを推定した推定結果と、監視用力覚センサ２３による検出結果とを比較する形態を示した。しかし、上記６つの成分のうちの一部を比較することにより、監視用力覚センサ２３および操作用力覚センサ２５の少なくとも一方が異常であるか否かを判断するようにしてもよい。これにより、治療装置１は、異常判断処理を行うための演算負荷を低減することができる。なお、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の方向は三次元座標系を構成する三つの座標軸方向である。
【０１１０】
例えば、センサの配線の診断またはＣＰＵの診断を目的とする場合等には、一部の成分を比較することで、より容易かつ確実に診断することができる。
また、例えば、推定力成分Ｆ´ｚ１と力成分Ｆｚ１とを比較する場合、または、推定モーメント成分Ｍ´ｘ１とモーメント成分Ｍｘ１とを比較する場合には、照射部３１の質量、または、治療対象１０１に対して水袋３３を押し付けたときの反力の影響により、比較を行うことが困難になる。しかし、その他の成分については、上記の影響がないため、比較を行い易い。
【０１１１】
［変形例３］
上記実施形態では、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の方向に沿った力の大きさと、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸周りのモーメントの大きさとの６つの成分について、監視用力覚センサ２３が検出した力の向きおよび大きさを推定した推定結果と、監視用力覚センサ２３による検出結果とを比較する形態を示した。しかし、監視用力覚センサ２３および操作用力覚センサ２５は、６個の歪ゲージを備えており、式（１）に示す演算を行うことにより、３つの力成分および３つのモーメント成分Ｍｘ１，Ｍｙ１，Ｍｚ１を算出する。すなわち、６つの成分は、６個の歪ゲージの検出結果の影響を受ける。このため、上記６つの成分のうちの一部を比較することにより、監視用力覚センサ２３および操作用力覚センサ２５の少なくとも一方が異常であるか否かを判断するようにしてもよい。これにより、例えば、１つの成分を比較することにより、その他の成分においても異常が発生していると判断することが可能となる場合がある。このようにして、上記６つの成分のうちの一部を比較することにより、治療装置１は、異常検出処理を行うための演算負荷を低減することができる。なお、６個の歪ゲージは複数の検出素子に相当する。
【０１１２】
また、上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
【０１１３】
上述した治療装置１の他、当該治療装置１を構成要素とするシステム、当該治療装置１としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した媒体、異常判断方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。
【符号の説明】
【０１１４】
１…治療装置、２…ロボットアーム、３…治療ヘッド、５…制御部、２３…監視用力覚センサ、２４…ダイレクト操作部、２５…操作用力覚センサ、５１…アームコントローラ
【図１】
2020039397.tif 000013
【図２】
2020039397.tif 000014
【図３】
2020039397.tif 000015
【図４】
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【図５】
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【図６】
2020039397.tif 000018
【図７】
2020039397.tif 000019
【図８】
2020039397.tif 000020
【図９】
2020039397.tif 000021
【図１０】
2020039397.tif 000022
【図１１】
2020039397.tif 000023