(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長形状を有する管状部と、
所定の可動範囲で湾曲でき、前記管状部に含まれる湾曲部と、
一端が前記管状部に接続され、長手方向に変位させられることで前記湾曲部を第１の方向に湾曲させる動力を伝達する第１の線状部材と、
一端が前記管状部に接続され、長手方向に変位させられることで前記湾曲部を前記第１の方向と逆方向である第２の方向に湾曲させる動力を伝達する第２の線状部材と、
前記第１の線状部材と前記第２の線状部材とを変位させる駆動部と、
前記第１の線状部材の変位を第１の変位として取得する第１の変位検出部と、
前記第２の線状部材の変位を第２の変位として取得する第２の変位検出部と、
前記湾曲部が基準位置から前記第１の方向に所定量湾曲した状態を表す第１の湾曲閾値と、前記湾曲部が前記基準位置から前記第２の方向に所定量湾曲した状態を表す第２の湾曲閾値とを用いて、前記湾曲部が前記第１の方向に前記第１の湾曲閾値以上に湾曲しているとき、前記第１の変位と前記第２の変位とのうち一方のみに基づいて前記湾曲部の形状を表す情報である操作支援情報を算出し、前記湾曲部が前記第２の方向に前記第２の湾曲閾値以上に湾曲しているとき、前記第１の変位と前記第２の変位とのうち他方のみに基づいて前記操作支援情報を算出する算出部と、
を具備することを特徴とする湾曲動作システム。
【請求項２】
前記算出部は、前記湾曲部が前記可動範囲のうち少なくとも何れかの範囲に位置している状態において、前記第１の変位と前記第２の変位とのうち両方を用いて前記操作支援情報を算出することを特徴とする請求項１に記載の湾曲動作システム。
【請求項３】
前記算出部が行う前記湾曲部が前記第１の方向に前記第１の湾曲閾値以上に湾曲しているか否かの判断、及び前記湾曲部が前記第２の方向に前記第２の湾曲閾値以上に湾曲しているか否かの判断は、前記第１の変位及び前記第２の変位と、前記第１の湾曲閾値及び第２の湾曲閾値に相当する前記第１の変位及び前記第２の変位の閾値との比較に基づくことを特徴とする請求項１に記載の湾曲動作システム。
【請求項４】
前記算出部は、前記湾曲部が前記第１の湾曲閾値から前記第２の湾曲閾値までの範囲に位置している場合、前記第１の変位と前記第２の変位とのうち少なくとも一方に応じた連続する前記操作支援情報を表す値を与える関数を用いて、前記操作支援情報を算出することを特徴とする請求項１又は３に記載の湾曲動作システム。
【請求項５】
前記湾曲部が前記可動範囲のうち少なくとも何れかの範囲に位置している状態において、前記算出部は、前記第１の変位と前記第２の変位とに係る関数を重みとする前記第１の変位と前記第２の変位との加重平均に基づいて前記操作支援情報を算出することを特徴とする請求項１に記載の湾曲動作システム。
【請求項６】
前記操作支援情報を表す値をＡ、前記第１の変位をＥｎｃ１、前記第２の変位をＥｎｃ２、重み付け関数をｆ、前記第１の変位又は前記第２の変位に対する前記操作支援情報に係る値を導出する関数をｇとしたときに、
前記算出部は、
前記湾曲部が前記第１の方向に前記第１の湾曲閾値以上に湾曲しているときは、
Ａ＝ｇ（Ｅｎｃ２）
に基づいて、
前記湾曲部が前記第２の方向に前記第２の湾曲閾値以上に湾曲しているときは、
Ａ＝ｇ（Ｅｎｃ１）
に基づいて、
前記湾曲部が前記第１の湾曲閾値から前記第２の湾曲閾値までの範囲に位置しているときは、
Ａ＝ｆ(Enc1,Enc2)×ｇ(Enc1)＋（１−ｆ(Enc1,Enc2)）×ｇ(Enc2)
かつ、ｆ＝０｜第１の湾曲閾値
かつ、ｆ＝１｜第２の湾曲閾値
に基づいて、
前記操作支援情報を算出する、
ことを特徴とする請求項１又は３に記載の湾曲動作システム。
【請求項７】
前記算出部は、
前記湾曲部が前記第１の方向へ湾曲量を増しているか前記第２の方向へ湾曲量を増しているかを判断し、
前記湾曲部が前記第１の湾曲閾値から前記第２の湾曲閾値までの範囲で湾曲しているときであり、前記第１の変位と前記第２の変位との差が所定の値以下になったとき、前記湾曲部が前記第１の方向へ湾曲量を増しているか前記第２の方向へ湾曲量を増しているかに応じて、前記第１の変位と前記第２の変位とのうち何れに基づいて前記操作支援情報を算出するかを変更し、
前記第１の変位と前記第２の変位とのうち何れか一方のみに基づいて前記操作支援情報を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の湾曲動作システム。
【請求項８】
前記第１の変位検出部は、前記湾曲部が基準位置から前記第１の方向と前記第２の方向とのうち一方の方向に湾曲したときの前記第１の線状部材の変位を前記第１の変位として取得し、
前記第２の変位検出部は、前記湾曲部が前記基準位置から前記第１の方向と前記第２の方向とのうち他方の方向に湾曲したときの前記第２の線状部材の変位を前記第２の変位として取得する、
ことを特徴とする請求項１に記載の湾曲動作システム。
【請求項９】
前記第１の変位検出部と前記第２の変位検出部とは、前記湾曲部が前記可動範囲のうち少なくとも何れかの範囲に位置している状態において、前記第１の変位検出部が前記第１の変位を取得でき、かつ、前記第２の変位検出部が前記第２の変位を取得できるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の湾曲動作システム。
【請求項１０】
前記第１の変位検出部と前記第２の変位検出部とは、前記駆動部の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の湾曲動作システム。
【請求項１１】
前記湾曲部は、前記管状部の一端の近傍に配置されており、
前記第１の変位検出部と前記第２の変位検出部とは、前記管状部の他端の近傍に配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の湾曲動作システム。
【請求項１２】
一端が前記管状部に接続され、長手方向に変位させられることで前記湾曲部を、前記第１の方向及び前記第２の方向とは異なる第３の方向に湾曲させる動力を伝達する第３の線状部材と、
一端が前記管状部に接続され、長手方向に変位させられることで前記湾曲部を、前記第３の方向と逆方向である第４の方向に湾曲させる動力を伝達する第４の線状部材と、
前記第３の線状部材の変位を第３の変位として取得する第３の変位検出部と、
前記第４の線状部材の変位を第４の変位として取得する第４の変位検出部と、
をさらに具備し、
前記駆動部は、さらに前記第３の線状部材と前記第４の線状部材とを変位させ、
前記算出部は、さらに前記湾曲部の状態に基づいて前記第３の変位と前記第４の変位とのうち一方又は両方を用いて操作支援情報を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の湾曲動作システム。
【請求項１３】
前記第１の線状部材の他端と前記第２の線状部材の他端とを連結する連結部材をさらに具備し、
前記連結部材は、前記第１の線状部材と前記第２の線状部材とを一体として変位させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の湾曲動作システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湾曲動作システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば内視鏡やマニピュレータ等の管状部を備えた装置には、湾曲操作が可能な湾曲部を有するものがある。このような操作可能な湾曲部を持つ内視鏡やマニピュレータには、湾曲部にワイヤが接続されており、そのワイヤを牽引することで湾曲部が湾曲するように構成されているものがある。例えば特許文献１には、湾曲部の近傍に一方の端部が接続された２本のワイヤが設けられており、他方の端部が固定された操作部のドラムによってこの２本のワイヤを変位させ湾曲部を湾曲させる内視鏡に係る技術が開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示されているような内視鏡やマニピュレータにおいて、操作性を向上させるための操作支援情報を取得することが考えられる。例えば、湾曲部の形状を示す湾曲量や操作部の操作量を操作支援情報として取得することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−０８７５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
操作支援情報を取得するために、例えば湾曲部に角度センサ等を設置して、湾曲部の湾曲量を計測する手法がある。しかしながら、湾曲部に配置する角度センサやその角度センサのための配線により、湾曲部は大きくなる。例えばこの湾曲部を備えた管状部が狭い管等に挿入されることが想定される場合、湾曲部の小型化が要求される。これに対して湾曲部に角度センサ等を配置することは、管状部の小型化の支障となる。
【０００６】
一方、湾曲部を駆動するためのワイヤの変位をエンコーダ等で取得し、その変位に基づいて例えば湾曲部の湾曲量といった操作支援情報を算出することが考えられる。しかしながら、ワイヤの変位と例えば湾曲部の湾曲量とが１対１の対応関係を有しないことがある。その場合、ワイヤの変位と湾曲部の湾曲量とが１対１に対応する関数に基づいて、ワイヤの変位から湾曲量を求めると、求まる湾曲量が実際の湾曲量と異なる恐れがある。
【０００７】
そこで本発明は、管状部を小型化しつつ、精度のよい操作支援情報を算出することができる湾曲動作システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を果たすため、本発明の湾曲動作システムの一態様は、細長形状を有する管状部と、所定の可動範囲で湾曲でき、前記管状部に含まれる湾曲部と、一端が前記管状部に接続され、長手方向に変位させられることで前記湾曲部を第１の方向に湾曲させる動力を伝達する第１の線状部材と、一端が前記管状部に接続され、長手方向に変位させられることで前記湾曲部を前記第１の方向と逆方向である第２の方向に湾曲させる動力を伝達する第２の線状部材と、前記第１の線状部材と前記第２の線状部材とを変位させる駆動部と、前記第１の線状部材の変位を第１の変位として取得する第１の変位検出部と、前記第２の線状部材の変位を第２の変位として取得する第２の変位検出部と、前記湾曲部が基準位置から前記第１の方向に所定量湾曲した状態を表す第１の湾曲閾値と、前記湾曲部が前記基準位置から前記第２の方向に所定量湾曲した状態を表す第２の湾曲閾値とを用いて、前記湾曲部が前記第１の方向に前記第１の湾曲閾値以上に湾曲しているとき、前記第１の変位と前記第２の変位とのうち一方のみに基づいて前記湾曲部の形状を表す情報である操作支援情報を算出し、前記湾曲部が前記第２の方向に前記第２の湾曲閾値以上に湾曲しているとき、前記第１の変位と前記第２の変位とのうち他方のみに基づいて前記操作支援情報を算出する算出部と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、湾曲部の状態に基づいて第１の変位と第２の変位とのうち一方又は両方を用いて操作支援情報を算出するので、管状部を小型化しつつ精度のよい操作支援情報を算出することができる湾曲動作システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る湾曲動作システムの構成例を示すブロック図。
【図２】湾曲部の湾曲量とワイヤの変位との関係を説明するための模式図。
【図３】第１の実施形態に係る湾曲動作システムの構成例、特に変位検出部の構成例を説明するための図。
【図４】湾曲部の湾曲量と変位検出部の検出範囲との関係の一例を説明するための図。
【図５】湾曲部の湾曲量と変位検出部の検出範囲との関係の別の例を説明するための図。
【図６】湾曲動作システムの構成例、特に変位検出部の別の構成例を説明するための図。
【図７】第１の実施形態に係る湾曲動作システムにおける算出部の処理の一例を示すフローチャート。
【図８】第１の実施形態によらない場合の湾曲部の実際の湾曲量に対する第１の仮湾曲量、第２の仮湾曲量、及び算出部が検定した湾曲量の関係の一例を説明するための模式図であり、原点付近の拡大図。
【図９】第１の実施形態に係る湾曲部の実際の湾曲量に対する第１の仮湾曲量、第２の仮湾曲量、及び算出部が検定した湾曲量の関係の一例を示す模式図。
【図１０】第１の実施形態に係る湾曲部の実際の湾曲量に対する第１の仮湾曲量、第２の仮湾曲量、及び算出部が検定した湾曲量の関係の一例を示す模式図であり、原点付近の拡大図。
【図１１】第１の実施形態の変形例に係る湾曲動作システムにおける算出部の処理の一例を示すフローチャート。
【図１２】第２の実施形態に係る湾曲動作システムにおける算出部の処理の一例を示すフローチャート。
【図１３】第２の実施形態に係る湾曲部の実際の湾曲量に対する第１の仮湾曲量、第２の仮湾曲量、及び算出部が検定した湾曲量の関係の一例を示す模式図であり、原点付近の拡大図。
【図１４】第３の実施形態に係る湾曲動作システムの構成例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。図１に本実施形態に係る湾曲動作システム１００の構成例を示す。湾曲動作システム１００は、細長い管状部１１０を有する。管状部１１０の一方の端部の近傍には、湾曲部１１５が設けられている。また、管状部１１０の他方の端部は、把持部１３０に接続されている。管状部１１０の内部には、第１のワイヤ１２２と第２のワイヤ１２４とが挿通されている。第１のワイヤ１２２と第２のワイヤ１２４との一端は、それぞれ湾曲部１１５の近傍に接続されている。第１のワイヤ１２２と第２のワイヤ１２４との他端は、把持部１３０内において、互いにチェーン１２６で連結されている。
【００１２】
把持部１３０内には、駆動部１３２が設けられている。駆動部１３２は、図示しないスプロケットと、スプロケットを回転させるためのノブとを有する。スプロケットの歯とチェーン１２６とは噛み合っている。ノブが回転するとスプロケットも回転し、チェーン１２６に動力が伝達される。その結果、チェーン１２６に連結されている第１のワイヤ１２２と第２のワイヤ１２４とは、一体として長手方向に変位し、一方のワイヤが牽引され他方のワイヤが繰り出される。第１のワイヤ１２２と第２のワイヤ１２４との一端は湾曲部１１５の近傍に対向して接続されているので、第１のワイヤ１２２と第２のワイヤ１２４とが長手方向に変位することで、湾曲部１１５は第１の方向と、第２の方向に湾曲する。第１の方向と第２の方向は逆方向であり、ここでは説明のため、湾曲部１１５の湾曲を、湾曲部１１５が真直の状態を基準位置として０と定義し、図１における上側を正の湾曲方向と、下側を負の湾曲方向と定義する。第１のワイヤ１２２を牽引したとき湾曲部１１５は正の方向に湾曲し、第２のワイヤ１２４を牽引したとき湾曲部１１５は負の方向に湾曲する。
【００１３】
本実施形態では、駆動部１３２をノブとスプロケットとから構成されており、ユーザによってノブが手動で回転させられるものとしている。しかしながらこれに限らず、スプロケットはモータやアクチュエータによって駆動されるように駆動部１３２を構成してもよい。また、第１のワイヤ１２２と第２のワイヤ１２４とを変位させるアクチュエータ等、他の駆動手段を有する様に駆動部１３２を構成してもよい。この場合、第１のワイヤ１２２と第２のワイヤ１２４とはチェーン１２６で連結されていなくてもよく、アクチュエータの動力が第１のワイヤと第２のワイヤとに伝達されるように構成されていればよい。また、第１のワイヤと第２のワイヤとは、連結されていなくてもよく、一方のワイヤが牽引されているときに他方のワイヤが湾曲部１１５の湾曲に応じて自由に変位できるように構成されていればよい。
【００１４】
把持部１３０内には、第１のワイヤ１２２の長手方向の変位を検出するための第１の変位検出部１３６と、第２のワイヤ１２４の長手方向の変位を検出するための第２の変位検出部１３８とが設けられている。本実施形態における第１の変位検出部１３６と第２の変位検出部１３８とは、例えばエンコーダである。後述するように、第１のワイヤ１２２には第１のスケールが固定されており、第２のワイヤ１２４には第２のスケールが固定されている。第１の変位検出部１３６は、第１のスケールの変位を検出することで第１のワイヤ１２２の変位を検出し、第２の変位検出部１３８は、第２のスケールの変位を検出することで第２のワイヤ１２４の変位を検出する。
【００１５】
第１の変位検出部１３６と第２の変位検出部１３８とは、それぞれ算出部１４０に接続されている。算出部１４０は、第１の変位検出部１３６と第２の変位検出部１３８との出力に基づいて、湾曲部１１５の形状を算出する。ここで、湾曲部１１５の形状とは、例えば湾曲部１１５の両端における接線がなす角、すなわち、湾曲部１１５の湾曲開始位置における接線と湾曲終了位置における接線とがなす角（以下、湾曲量と称する）や、湾曲部１１５の曲率を意味する。本実施形態では、湾曲部１１５の形状として湾曲量を例に挙げて説明する。湾曲部の形状として、湾曲部１１５の曲率や、その他の形状を表す表現を用いても以下の説明は同様である。なお、図１に示す本実施形態に係る湾曲動作システム１００では、算出部１４０は把持部１３０の外部に設けられているが、算出部１４０は、把持部１３０の内部に設けられてもよい。算出部１４０は、湾曲部１１５の形状に係る情報を出力する。
【００１６】
第１のワイヤ１２２の変位と、湾曲部１１５の湾曲量との関係を図２（Ａ）に示す。また、第２のワイヤ１２４の変位と、湾曲部１１５の湾曲量との関係を図２（Ｂ）に示す。ここで、第１のワイヤ１２２及び第２のワイヤ１２４の変位は、第１のワイヤ１２２が牽引される方向を正とし、第２のワイヤ１２４が牽引される方向を負とする。
【００１７】
図２（Ａ）に示すように、第１のワイヤ１２２の変位が正の場合において、駆動部１３２によって第１のワイヤ１２２が牽引されているとき、すなわち、第１のワイヤ１２２の変位が増加しているとき（変位の絶対値、すなわち、変位量が増加しているとき）と、第２のワイヤ１２４が牽引されているとき、すなわち、第１のワイヤ１２２の変位が減少しているとき（変位量が減少しているとき）とで第１のワイヤ１２２の変位と湾曲部１１５の湾曲量との関係が一致しない。すなわち、ヒステリシス現象が認められる。例えば、第１のワイヤ１２２の変位が同じでも、第１のワイヤ１２２が牽引されているときよりも第２のワイヤ１２４が牽引されているときの方が湾曲部１１５の湾曲量は大きい（湾曲量の絶対値は大きい）。一方、図２（Ａ）に示すように、第１のワイヤ１２２の変位が負の場合において、このようなヒステリシスは認められない。
【００１８】
同様に、図２（Ｂ）に示すように、第２のワイヤ１２４の変位が負の場合において、駆動部１３２によって第２のワイヤ１２４が牽引されているとき、すなわち、第２のワイヤ１２４の変位が減少しているとき（変位量が増加しているとき）と、第１のワイヤ１２２が牽引されているとき、すなわち、第２のワイヤ１２４の変位が増加しているとき（変位量が減少しているとき）とで第２のワイヤ１２４の変位と湾曲部１１５の湾曲との関係が一致しない。すなわち、ヒステリシス現象が認められる。例えば、第２のワイヤ１２４の変位が同じでも、第２のワイヤ１２４が牽引されているときよりも第１のワイヤ１２２が牽引されているときの方が湾曲部１１５の湾曲量は小さい（湾曲量の絶対値は大きい）。一方、図２（Ｂ）に示すように、第２のワイヤ１２４の変位が正の場合において、このようなヒステリシスは認められない。
【００１９】
このように、第１のワイヤ１２２の変位又は第２のワイヤ１２４の変位の一方のみを用いて、湾曲部１１５の湾曲量を決定しようとすると、上記のヒステリシスによって、決定される湾曲量に誤差が生じ得る。そこで本実施形態では、算出部１４０は、第１のワイヤ１２２の変位と第２のワイヤ１２４の変位との両方を用いて湾曲部１１５の湾曲量を決定する。より具体的には、算出部１４０は、概して湾曲部１１５の湾曲量が正のとき、第２のワイヤ１２４の変位に基づいて湾曲部１１５の湾曲量を決定し、湾曲部１１５の湾曲量が負のとき、第１のワイヤ１２２の変位に基づいて湾曲部１１５の湾曲量を決定する。
【００２０】
本実施形態の第１の変位検出部１３６と第２の変位検出部１３８とに係る構成例を図３に示す。図３（Ａ）は湾曲部１１５が正の湾曲方向に湾曲している状態を模式的に示し、図３（Ｂ）は湾曲部１１５が真直である状態を模式的に示し、図３（Ｃ）は湾曲部１１５が負の湾曲方向に湾曲している状態を模式的に示す。図３に示すように、第１のワイヤ１２２には第１の変位検出部１３６用のエンコーダスケールである第１のスケール１３７が固定されており、第２のワイヤ１２４には第２の変位検出部１３８用のエンコーダスケールである第２のスケール１３９が固定されている。
【００２１】
本実施形態では、第１のスケール１３７及び第２のスケール１３９は、第１の変位検出部１３６及び第２の変位検出部に対して、それぞれチェーン１２６側に偏って配置されている。すなわち、図３（Ａ）に示すように、第１のワイヤ１２２が牽引されて湾曲部１１５が正の湾曲方向に湾曲するとき、第２のスケール１３９が第２の変位検出部１３８と対向する位置で移動する。したがって、第２の変位検出部１３８では、主に第１のワイヤ１２２が牽引されて湾曲部１１５が正の湾曲方向に湾曲するときの第２のワイヤ１２４の変位を計測する。また、図３（Ｃ）に示すように、第２のワイヤ１２４が牽引されて湾曲部１１５が負の湾曲方向に湾曲するとき、第１のスケール１３７が第１の変位検出部１３６と対向する位置で移動する。したがって、第１の変位検出部１３６では、主に第２のワイヤ１２４が牽引されて湾曲部１１５が負の湾曲方向に湾曲するときの第１のワイヤ１２２の変位を計測する。
【００２２】
図４に、湾曲部１１５の湾曲量に対する第１の変位検出部１３６及び第１のスケール１３７による検出範囲の関係と、湾曲部１１５の湾曲量に対する第２の変位検出部１３８及び第２のスケール１３９による検出範囲の関係とを示す。第１の変位検出部１３６及び第１のスケール１３７は、湾曲部１１５の負の湾曲方向の全ての範囲と、湾曲部１１５が湾曲していない状態から正の湾曲方向の後述する第１の閾値ａを含む範囲とにおける湾曲量を検出する。一方、第２の変位検出部１３８及び第２のスケール１３９は、湾曲部１１５の正の湾曲方向の全ての範囲と、湾曲部１１５が湾曲していない状態から負の湾曲方向の後述する第２の閾値ｂを含む範囲とにおける湾曲量を検出する。ここで、第１の閾値ａはａ＞０であり、第２の閾値ｂはｂ＜０である。以上のように、第１の変位検出部１３６及び第１のスケール１３７による検出範囲と、第２の変位検出部１３８及び第２のスケール１３９による検出範囲とは、一部重複する。
【００２３】
なお、図５（Ａ）に示すように、第１の変位検出部１３６及び第１のスケール１３７による検出範囲と、第２の変位検出部１３８及び第２のスケール１３９による検出範囲とが重複しないように設定することもできる。また、図５（Ｂ）に示すように、第１の変位検出部１３６及び第１のスケール１３７による検出範囲と、第２の変位検出部１３８及び第２のスケール１３９による検出範囲とを、ともに湾曲部１１５の湾曲範囲の全てとすることもできる。この場合、第１のスケール１３７及び第２のスケール１３９の配置は、図６に示すようになる。
【００２４】
把持部１３０内の第１のワイヤ１２２及び第２のワイヤ１２４の周辺のスペースは限られているので、場合によっては、第１のスケール１３７及び第２のスケール１３９が他の構成物と干渉し、長い第１のスケール１３７及び第２のスケール１３９を配置できないことがあり得る。したがって、図３及び図４を参照して説明したように、第１の変位検出部１３６及び第１のスケール１３７による検出範囲と、第２の変位検出部１３８及び第２のスケール１３９による検出範囲とを調整することで、第１のスケール１３７及び第２のスケール１３９を短くすることができ、その配置の容易となる。その結果、湾曲動作システム１００の設計の自由度が向上する。
【００２５】
次に湾曲動作システム１００の動作を説明する。ユーザは、把持部１３０を把持して、管状部１１０の湾曲部１１５を所望の角度だけ湾曲させるために、駆動部１３２を操作する。すなわち、ユーザは駆動部１３２のノブを回転させる。このノブが回転することでスプロケットが回転すると、スプロケットと噛み合っているチェーン１２６が変位する。チェーン１２６の変位に伴って、第１のワイヤ１２２と第２のワイヤ１２４とが変位する。その結果、管状部１１０の湾曲部１１５が湾曲する。
【００２６】
このとき、第１のワイヤ１２２に固定された第１のスケール１３７と、第２のワイヤ１２４に固定された第２のスケール１３９とは変位する。第１の変位検出部１３６は、第１のスケール１３７の変位を電気信号に変換して算出部１４０に出力する。ここで、第１のスケール１３７の変位、すなわち第１のワイヤ１２２の変位を、第１の変位Ｅｎｃ１とする。同様に、第２の変位検出部１３８は、第２のスケール１３９の変位を電気信号に変換して算出部１４０に出力する。ここで、第２のスケール１３９の変位、すなわち第２のワイヤ１２４の変位を、第２の変位Ｅｎｃ２とする。
【００２７】
算出部１４０における処理を図７に示すフローチャートを参照して説明する。ステップＳ１において算出部１４０は、第１の変位検出部１３６から第１の変位Ｅｎｃ１を取得し、第２の変位検出部１３８から第２の変位Ｅｎｃ２を取得する。
【００２８】
ステップＳ２において算出部１４０は、第１の変位Ｅｎｃ１に基づいて、下記式（１）より、湾曲部１１５の湾曲量の仮の値である第１の仮湾曲量θ１を算出する。  
θ１＝α１×Ｅｎｃ１        （１）
同様に、算出部１４０は、第２の変位Ｅｎｃ２に基づいて、下記式（２）より、湾曲部１１５の湾曲量の仮の値である第２の仮湾曲量θ２を算出する。  
θ２＝α２×Ｅｎｃ２        （２）
ここで、α１とα２とは所定の定数である。
【００２９】
定数α１は、予め湾曲部１１５を負の湾曲方向に湾曲させたときの第１のワイヤ１２２の変位と湾曲部１１５の湾曲量との関係を求め、その関係に基づいて決定しておく。同様に、定数α２は、予め湾曲部１１５を正の湾曲方向に湾曲させたときの第２のワイヤ１２４の変位と湾曲部１１５の湾曲量との関係を求め、その関係に基づいて決定しておく。なお、定数α１と定数α２とは、一般にほぼ等しいので、定数α１と定数α２とのうち一方を求め、その値を定数α１及び定数α２の両方として用いてもよい。なお、上記式（１）及び（２）では、湾曲部１１５の湾曲量と第１の仮湾曲量θ１又は第２の仮湾曲量θ２との関係を単純な比例関係としているが、これに限らず、これらの関係を十分によく表す式であれば、高次の式等、どのような式を用いてもよい。
【００３０】
また、上記式（１）及び（２）を用いる代わりに、湾曲部１１５を負の湾曲方向に湾曲させたときの第１のワイヤ１２２の変位と湾曲部１１５の湾曲量との関係と、湾曲部１１５を正の湾曲方向に湾曲させたときの第２のワイヤ１２４の変位と湾曲部１１５の湾曲量との関係を予め求めておき、これらの関係をテーブルとして用意しておいてもよい。この場合、算出部１４０は、そのテーブルに基づいて、第１の変位Ｅｎｃ１から第１の仮湾曲量θ１を決定し、第２の変位Ｅｎｃ２から第２の仮湾曲量θ２を決定する。
【００３１】
ここで、負の湾曲方向に湾曲している際には第１の仮湾曲量θ１を、正の湾曲方向に湾曲している際には第２の仮湾曲量θ２を最終的な湾曲量とする方法は、湾曲部１１５の実際の湾曲量が０（真っ直ぐ）のときに、第１の仮湾曲量θ１と第２の仮湾曲量θ２とが一致、又は使用上問題ない範囲の差であればよい。しかしながら、図８に示す様に、湾曲部１１５の実際の湾曲量が０のときに、管状部１１０や把持部１３０の構造に起因して同時に第１の仮湾曲量θ１と第２の仮湾曲量θ２とが０になるとは限らず、若干のずれが生じることがある。このとき、単純に湾曲量が０以上であるか否かを条件として第１の仮湾曲量θ１と第２の仮湾曲量θ２との選択を変えて最終的な湾曲量とすると、湾曲量の値が飛んでしまったり、実際の湾曲方向と逆の変化を示してしまったりする場合がある。そのため、ユーザにとって、操作ノブを回転した量に対して、算出された湾曲量の変化に違和感が生じる。そこで、次のアルゴリズムにより、算出した湾曲量の値が飛んだり、実際の湾曲方向と逆の変化が起きたりしない算出を行う。
【００３２】
ステップＳ３において算出部１４０は、第１の仮湾曲量θ１及び第２の仮湾曲量θ２に基づいて、下記表１に示す関係を参照して湾曲部１１５の湾曲量を算出するための変換式（値の処理方法）を選択する。
【表１】
0006012950.tif 000002
【００３３】
ステップＳ４において算出部１４０は、第１の仮湾曲量θ１及び第２の仮湾曲量θ２に基づいて、ステップＳ３で選択した変換式を用いて、湾曲部１１５の湾曲量を決定する。すなわち、表１に示すように、θ１≧ａかつθ２≧ａのとき、又は、ｂ＜θ１＜ａかつθ２≧ａのとき、第２の仮湾曲量θ２を湾曲部１１５の湾曲量とする。また、θ１＞ａかつｂ＜θ２＜ａのとき、ｂ＜θ１＜ａかつｂ＜θ２＜ａのとき、又は、ｂ＜θ１＜ａかつθ２＜ｂのとき、第１の仮湾曲量θ１と第２の仮湾曲量θ２とを用いた加重平均を湾曲部１１５の湾曲量とする。また、θ１≦ｂかつｂ＜θ２＜ａ、又は、θ１≦ｂかつθ２≦ｂのとき、第１の仮湾曲量θ１を湾曲部１１５の湾曲量とする。
【００３４】
ここで、湾曲部１１５の湾曲量θを表す加重平均を求める式には、例えば次式（３）を用いる。  
θ＝ｆ（θ１，θ２）×θ１＋（１−ｆ（θ１，θ２））×θ２        （３）
上記式（３）の具体例として、下記式（４）を用いることができる。
【数１】
0006012950.tif 000003
【００３５】
上記の説明では、重みに係る関数に第１の仮湾曲量θ１と第２の仮湾曲量θ２とを用いているが、第１の変位Ｅｎｃ１及び第２の変位Ｅｎｃ２を用いても同様である。その場合、上記式（３）は、例えば下記式（５）で表される。
θ＝ｆ(Enc1,Enc2)×θ１＋（１−ｆ(Enc1,Enc2)）×θ２        （５）
【００３６】
また、第１の変位Ｅｎｃ１と前記第２の変位Ｅｎｃ２とに係る関数を重みとする第１の変位Ｅｎｃ１と第２の変位Ｅｎｃ２との加重平均に基づいて湾曲量θを算出する方法として、下記式（６）及び（７）のように求めてもよい。すなわち、初めに第１の変位Ｅｎｃ１及び第２の変位Ｅｎｃ２の加重平均値Ｅｎｃを求め、加重平均値Ｅｎｃから関数ｈを用いて湾曲量θを求めてもよい。
Enc＝ｆ(Enc1,Enc2)×Enc1＋（１−ｆ(Enc1,Enc2)）×Enc2     （６）
θ＝ｈ(Enc)                                              （７）
【００３７】
湾曲部１１５の実際の湾曲量に対する、第１の仮湾曲量θ１、第２の仮湾曲量θ２、及び算出部１４０が決定した湾曲部１１５の湾曲量の関係を表す模式図を図９及び図１０に示す。図１０は、図９の原点付近の拡大図の一部である。図９及び図１０において、一点鎖線は第１の仮湾曲量θ１を示し、破線は第２の仮湾曲量θ２を示し、実線は算出部１４０が決定した湾曲部１１５の湾曲量を示す。なお、図９及び図１０においては、実際には完全に一致する線も図の見易さのため、わずかにずらして描いてある。
【００３８】
これら図に示すように、算出部１４０は、概して湾曲部１１５が負の湾曲方向に湾曲しているときは、第１の変位検出部１３６の出力に基づく第１の仮湾曲量θ１を湾曲部１１５の湾曲量とし、湾曲部１１５が正の湾曲方向に湾曲しているときは、第２の変位検出部１３８の出力に基づく第２の仮湾曲量θ２を、湾曲部１１５の湾曲量とし、第１の閾値ａと第２の閾値ｂとの間では、第１の仮湾曲量θ１と第２の仮湾曲量θ２とに基づく加重平均を算出することで湾曲部１１５の湾曲量としている。
【００３９】
ステップＳ５において算出部１４０は、決定した湾曲部１１５の湾曲量を出力する。出力された湾曲量に基づいて、湾曲動作システム１００や他の装置は、例えば、決定した湾曲量の値や湾曲量を表す図やグラフをディスプレイ等に表示させ、ユーザに提示してもよい。また、出力された湾曲量に基づいて、湾曲動作システム１００や他の装置は、出力された湾曲量を任意の制御に用いてもよい。ステップＳ６において算出部１４０は、湾曲量の算出処理の終了が指示されているか否かを判定する。終了の指示がされていなければ、処理はステップＳ１に戻される。一方、終了の指示がなされていれば、一連の処理は終了する。
【００４０】
本実施形態では、上述のように湾曲部１１５の湾曲量を決定することで、精度よく湾曲量を決定することができる。すなわち、第１のワイヤ１２２の第１の変位Ｅｎｃ１、又は第２のワイヤ１２４の第２の変位Ｅｎｃ２の何れか一方のみを用いて湾曲部１１５の湾曲量を算出すると、例えばヒステリシスに由来して湾曲量と第１のワイヤ１２２又は第２のワイヤ１２４の変位が１対１に対応せずに湾曲量が算出できなかったり、算出した湾曲量に含まれる誤差が大きくなったりすることがあり得る。これに対して本実施形態では、第１の変位Ｅｎｃ１と第２の変位Ｅｎｃ２との両方を用いることで、精度よく湾曲部１１５の湾曲量を決定することができる。精度のよい湾曲量の検出により、例えばユーザによる湾曲部１１５の操作性を向上させたり、システムの制御の質を向上させたりすることができる。
【００４１】
また、湾曲部１１５の湾曲量が第１の閾値ａと第２の閾値ｂとの間にある状態において、第１の仮湾曲量θ１と第２の仮湾曲量θ２とに基づく加重平均を算出することで、第１の仮湾曲量θ１と第２の仮湾曲量θ２とのずれを滑らかにつなぐことができる。すなわち、例えば、単純に第１の仮湾曲量θ１が負のときは第１の仮湾曲量θ１を湾曲部１１５の湾曲量とし、第１の仮湾曲量θ１が正のときは第２の仮湾曲量θ２を湾曲部１１５の湾曲量とする場合を考えると、実際の湾曲部１１５の湾曲量と算出部１４０が決定する湾曲量とは、例えば図８に示すような関係になる。この場合、第１の仮湾曲量θ１を用いる場合と第２の仮湾曲量θ２を用いる場合との切り替え時に、例えば実際の湾曲量連続的に増加しているにも関わらず、算出部１４０が決定する湾曲量の値が不連続に減少すること、すなわち不連続な逆転現象が起こり得る。このような不連続さや、湾曲量変化の逆転現象は、例えば湾曲量をユーザに提示する場合にはユーザに違和感を与えることになる。これに対して本実施形態では、上述のとおり算出部１４０が決定する湾曲量を滑らかに連続的に変化させるため、ユーザに違和感を与えない。
【００４２】
なお、湾曲部１１５の実際の湾曲量が０のとき（湾曲部１１５が真直のとき）、第１の仮湾曲量θ１と第２の仮湾曲量θ２とが一致する場合、又は使用上問題ない程度の差しか存在しない場合、例えば湾曲量が負のときは第１の仮湾曲量θ１を湾曲部１１５の湾曲量とし、湾曲量が正のときは第２の仮湾曲量θ２を湾曲部１１５の湾曲量とするような湾曲量の決定方法を用いることもできる。この場合、図５（Ａ）に示したように、第１のスケール１３７を湾曲量が負となる範囲のみを計測できる長さとし、第２のスケール１３９を湾曲量が負となる範囲のみを計測できる長とするように設計してもよい。その結果、第１のスケール１３７及び第２のスケール１３９をさらに短縮化することができ、湾曲動作システム１００の設計の自由度がさらに向上する。
【００４３】
また、本実施形態で説明した上記式（３）乃至式（７）はもちろん一例であり、その他の関数でもよい。例えば第１の仮湾曲量θ１又は第２の仮湾曲量θ２と湾曲部１１５の実際の湾曲量との関係をよく表す、第１の閾値ａと第２の閾値ｂとの間を含む連続した他の関数を用いることが考えられる。
【００４４】
本実施形態において、第１の変位検出部１３６及び第２の変位検出部１３８を把持部１３０に配置することによって、湾曲部１１５が配置された管状部１１０の先端側を小型化しつつ、第１のワイヤ１２２及び第２のワイヤ１２４の変位を検出することができる。このため、本実施形態の湾曲部１１５が配置された管状部１１０は、例えば体腔内や管空といった狭い空間へ挿入することができる管状部を実現できる。
【００４５】
また、本実施形態では、図３及び図４に示すように、第１のスケール１３７及び第２のスケール１３９を、算出部１４０が湾曲量を決定するために必要な第１のワイヤ１２２及び第２のワイヤ１２４の移動範囲のみに配置している。このことで、第１のスケール１３７及び第２のスケール１３９を短縮化することができ、湾曲動作システム１００の設計の自由度が向上する。
【００４６】
本実施形態では、第１のワイヤ１２２と第２のワイヤ１２４とをチェーン１２６で連結し、第１のワイヤ１２２と第２のワイヤ１２４とを一体として長手方向に変位させている。このようにすることで、第１のワイヤ１２２と第２のワイヤ１２４とをそれぞれ別個に駆動させる必要がない。本実施形態では、ノブを用いてチェーン１２６と噛み合っているスプロケットを回転させるだけで第１のワイヤ１２２と第２のワイヤ１２４とを変位させること、すなわち、湾曲部１１５を湾曲させることができる。また、ユーザがノブを回転させる代わりに、モータ等により駆動する場合も、第１のワイヤ１２２及び第２のワイヤ１２４のそれぞれにモータを設ける必要が無く、スプロケットに１つのモータを設けるだけで本システムを実現することができる。
【００４７】
このように、例えば管状部１１０は、細長形状を有する管状部として機能する。例えば湾曲部１１５は、所定の可動範囲で湾曲でき、管状部に含まれる湾曲部として機能する。例えば第１のワイヤ１２２は、一端が管状部に接続され、長手方向に変位させられることで湾曲部を第１の方向に湾曲させる動力を伝達する第１の線状部材として機能する。例えば第２のワイヤ１２４は、一端が管状部に接続され、長手方向に変位させられることで湾曲部を第１の方向と逆方向である第２の方向に湾曲させる動力を伝達する第２の線状部材として機能する。例えば駆動部１３２は、第１の線状部材と第２の線状部材とを変位させる駆動部として機能する。例えば第１の変位検出部１３６は、第１の線状部材の変位を第１の変位として取得する第１の変位検出部として機能する。例えば第２の変位検出部１３８は、第２の線状部材の変位を第２の変位として取得する第２の変位検出部として機能する。例えば算出部１４０は、湾曲部の状態に基づいて第１の変位と第２の変位とのうち一方又は両方を用いて操作支援情報を算出する算出部として機能する。例えば湾曲量は、操作支援情報として機能する。例えば湾曲部が真直の状態の位置は、基準位置として機能する。例えば第１の閾値ａは、湾曲部が基準位置から第１の方向に所定量湾曲した状態を表す第１の湾曲閾値として機能し、例えば第２の閾値ｂは、湾曲部が基準位置から第２の方向に所定量湾曲した状態を表す第２の湾曲閾値として機能する。例えばチェーン１２６は、第１の線状部材の他端と第２の線状部材の他端とを連結する連結部材として機能する。
【００４８】
本実施形態では、線状部材として第１のワイヤ１２２及び第２のワイヤ１２４を例に挙げたが、これに限らない。材質は金属に限らず樹脂その他の高分子化合物でもよく、線状の部材であり長手方向に移動して動力を伝達するものであればよい。また、本実施形態では、変位検出部としてエンコーダを例に挙げたが、これに限らない。第１のワイヤ１２２と第２のワイヤ１２４との変位を検出できれば、どのような検出器を用いてもよい。
【００４９】
本実施形態では、管状部１１０が真直の状態を基準位置としているが、基準位置に対して湾曲部１１５の実際の湾曲量及び第１のワイヤ１２２の変位の関係と、湾曲部１１５の実際の湾曲量及び第２のワイヤ１２４の変位の関係とが対称となっていれば、基準位置は管状部１１０が湾曲した状態としても、上記と同様に構成できる。
【００５０】
［第１の実施形態の変形例］
第１の実施形態の変形例について説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。第１の実施形態では、算出部１４０は、湾曲部１１５の湾曲量を出力している。これに対して本変形例では、算出部１４０は、駆動部１３２の駆動量を出力する。ここで、本変形例において駆動量とは、ユーザが操作したノブの操作量である。
【００５１】
本変形例では、第１の実施形態の場合における第１の変位Ｅｎｃ１と湾曲部１１５の湾曲量との関係と同様に、第１のワイヤ１２２の第１の変位Ｅｎｃ１とノブの駆動量との関係を予め取得しておく。同様に、第２のワイヤ１２４の第２の変位Ｅｎｃ２とノブの駆動量との関係を予め取得しておく。算出部１４０は、これらの関係を利用して、第１の変位Ｅｎｃ１及び第２の変位Ｅｎｃ２に基づいてノブの駆動量を求めることができる。
【００５２】
本変形例における算出部１４０の処理の一例を図１１に示すフローチャートを参照して説明する。ステップＳ２１において算出部１４０は、第１の変位検出部１３６から第１の変位Ｅｎｃ１を取得し、第２の変位検出部１３８から第２の変位Ｅｎｃ２を取得する。ステップＳ２２において算出部１４０は、第１の変位に基づいて、上述の第１の変位Ｅｎｃ１とノブの駆動量との関係を用いて、ノブの仮の駆動量である第１の仮駆動量Ｄ１を算出する。また、算出部１４０は、第２の変位Ｅｎｃ２に基づいて、上述の第２の変位Ｅｎｃ２とノブの駆動量との関係を用いて、ノブの仮の駆動量である第２の仮駆動量Ｄ２を算出する。
【００５３】
ステップＳ２３において算出部１４０は、第１の仮駆動量Ｄ１及び第２の仮駆動量Ｄ２に基づいて、例えば表１に示したものと同様の下記表２を参照して、第１の実施形態の場合と同様に、変換式を選択する。
【表２】
0006012950.tif 000004
【００５４】
ステップＳ２４において算出部１４０は、第１の仮駆動量Ｄ１及び第２の仮駆動量Ｄ２に基づいて、駆動部１３２の駆動量Ｄを決定する。例えば、第１の仮駆動量Ｄ１が駆動量Ｄを適切に表す場合には、第１の仮駆動量Ｄ１を駆動量Ｄとし、第２の仮駆動量Ｄ２が駆動量Ｄを適切に表す場合には、第２の仮駆動量Ｄ２を駆動量Ｄとし、それらの間の条件においては、第１の仮駆動量Ｄ１と第２の仮駆動量Ｄ２との加重平均を駆動量Ｄとする。
【００５５】
ステップＳ２５において算出部１４０は、決定した駆動量Ｄを出力する。ステップＳ２６において算出部１４０は、処理の終了の指示が入力されたか否かを判定する。終了の指示が入力されていなければ処理はステップＳ２１に戻され、終了の指示が入力されていれば処理は終了させられる。
【００５６】
本変形例によれば、算出部１４０から駆動部１３２の駆動量Ｄが出力される。この駆動量Ｄを例えばユーザに提示することで、ユーザの操作を支援したり、この駆動量Ｄをシステムの制御に用いたりすることができる。また、第１の仮駆動量Ｄ１と第２の仮駆動量Ｄ２とに基づいて、より現実の駆動量に近い値を用いたり加重平均を取ったりすることにより、精度の高い駆動量の算出を行うことができる。なお、本実施形態では、ユーザが駆動部１３２のノブを回転させる構成としたが、駆動部１３２は、アクチュエータやモータを含む構成としてもよい。
【００５７】
このように、例えば駆動量は、操作支援情報として機能する。第１の実施形態と本変形例とのように、操作支援情報には種々の情報を該当させることができる。例えば第１のワイヤ１２２及び第２のワイヤ１２４の変位そのものも操作支援情報になり得るし、湾曲部１１５の形状やワイヤの牽引力や、湾曲部１１５に掛かる応力など、ワイヤの第１のワイヤ１２２及び第２のワイヤ１２４の変位に基づいて算出される値は、操作支援情報として機能する。
【００５８】
［第２の実施形態］
第２の実施形態について説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。第１の実施形態では、算出部１４０は、第１の仮湾曲量θ１の値と第２の仮湾曲量θ２の値との組み合わせに基づいて、湾曲部１１５の湾曲量を決定している。これに対して本実施形態では、算出部１４０は、第１の仮湾曲量θ１の値と第２の仮湾曲量θ２とのうち何れか一方を、湾曲部１１５の湾曲量として選択する。本実施形態では、算出部１４０は、湾曲量を第１の仮湾曲量θ１に基づいて決定する状態から第２の仮湾曲量θ２に基づいて決定する状態に変更する際に、第１の仮湾曲量θ１と第２の仮湾曲量θ２との差が所定値以下となることを条件としている。
【００５９】
本実施形態に係る算出部１４０の処理の一例を図１２に示す。ステップＳ３１において算出部１４０は、第１の変位検出部１３６から第１の変位Ｅｎｃ１を取得し、第２の変位検出部１３８から第２の変位Ｅｎｃ２を取得する。ステップＳ３２において算出部１４０は、第１の変位Ｅｎｃ１に基づいて第１の仮湾曲量θ１を算出し、第２の変位Ｅｎｃ２に基づいて第２の仮湾曲量θ２を算出する。
【００６０】
ステップＳ３３において算出部１４０は、第１の仮湾曲量θ１が０より小さいか否かを判定する。第１の仮湾曲量θ１が０より小さいとき、処理はステップＳ３４に移される。ステップＳ３４において算出部１４０は、第１の仮湾曲量θ１を湾曲部１１５の湾曲量として決定する。ステップＳ３５において算出部１４０は、現在の湾曲量の決定が第１の仮湾曲量θ１に基づくか第２の仮湾曲量θ２に基づくかを表す変数ＦＬＡＧに１を代入する。その後、処理は、ステップＳ３８に移される。一方、ステップＳ３３における判定において、第１の仮湾曲量θ１が０より小さくなければ、処理はステップＳ３６に移される。ステップＳ３６において算出部１４０は、第２の仮湾曲量θ２を湾曲部１１５の湾曲量として決定する。ステップＳ３７において算出部１４０は、変数ＦＬＡＧに２を代入する。その後、処理はステップＳ３８に移される。ステップＳ３８において算出部１４０は、決定した湾曲部１１５の湾曲量を出力する。
【００６１】
ステップＳ３９において算出部１４０は、第１の変位検出部１３６から第１の変位Ｅｎｃ１を取得し、第２の変位検出部１３８から第２の変位Ｅｎｃ２を取得する。ステップＳ４０において算出部１４０は、第１の変位Ｅｎｃ１に基づいて第１の仮湾曲量θ１を算出し、第２の変位Ｅｎｃ２に基づいて第２の仮湾曲量θ２を算出する。
【００６２】
ステップＳ４１において算出部１４０は、前回取得した第１の仮湾曲量θ１及び第２の仮湾曲量θ２と、今回取得した第１の仮湾曲量θ１及び第２の仮湾曲量θ２とを比較して、湾曲部１１５の湾曲量は増加しているか減少しているか、すなわち、正の湾曲方向に湾曲している最中か負の湾曲方向に湾曲している最中かを算出する。
【００６３】
ステップＳ４２において算出部１４０は、第１の仮湾曲量θ１が第２の閾値ｂより大きく第１の閾値ａより小さく、かつ第２の仮湾曲量θ２が第２の閾値ｂより大きく第１の閾値ａより小さいか否かを判定する。ステップＳ４２の判定において条件を満たすとき、処理はステップＳ４３に移される。ステップＳ４２の判定において条件を満たさないとき、処理はステップＳ５０に移される。
【００６４】
ステップＳ４３において算出部１４０は、第１の仮湾曲量θ１と第２の仮湾曲量θ２との差が所定の設定値より小さいか否かを判定する。差が小さいとき、処理はステップＳ４４に移される。差が小さくないとき、処理はステップＳ５０に移される。ステップＳ４４において算出部１４０は、湾曲量が増加しており、かつ変数ＦＬＡＧ＝１であるか否かを判定する。ステップＳ４４における判定の条件を満たすとき、処理はステップＳ４５に移される。一方、ステップＳ４４における判定の条件を満たさないとき、処理はステップＳ４７に移される。
【００６５】
ステップＳ４５において算出部１４０は、湾曲部１１５の湾曲量を第２の仮湾曲量θ２に決定する。ステップＳ４６において算出部１４０は、変数ＦＬＡＧに２を代入する。その後処理は、ステップ５５に移される。
【００６６】
ステップＳ４７において算出部１４０は、湾曲量が減少しており、かつ変数ＦＬＡＧ＝２であるか否かを判定する。ステップＳ４７における判定の条件を満たすとき、処理はステップＳ４８に移される。一方、ステップＳ４７における判定の条件を満たさないとき、処理はステップＳ５０に移される。ステップＳ４８において算出部１４０は、湾曲部１１５の湾曲量を第１の仮湾曲量θ１に決定する。ステップＳ４９において算出部１４０は、変数ＦＬＡＧに１を代入する。その後処理は、ステップ５５に移される。
【００６７】
ステップＳ５０において算出部１４０は、変数ＦＬＡＧが１であるか否かを判定する。変数ＦＬＡＧが１であるとき、すなわち、湾曲部１１５の湾曲量を第１の仮湾曲量θ１としているとき、処理はステップＳ５１に移される。ステップＳ５１において算出部１４０は、湾曲部１１５の湾曲量を第１の仮湾曲量θ１に決定する。ステップＳ５２において算出部１４０は、変数ＦＬＡＧに１を代入する。その後処理は、ステップ５５に移される。
【００６８】
ステップＳ５０の判定において変数ＦＬＡＧが１でないとき、すなわち、変数ＧＬＡＧが２であり湾曲部１１５の湾曲量を第２の仮湾曲量θ２としているとき、処理はステップＳ５３に移される。ステップＳ５３において算出部１４０は、湾曲部１１５の湾曲量を第２の仮湾曲量θ２に決定する。ステップＳ５４において算出部１４０は、変数ＦＬＡＧに２を代入する。その後処理は、ステップ５５に移される。
【００６９】
ステップＳ５５において算出部１４０は、決定した湾曲部１１５の湾曲量を出力する。ステップＳ５６において算出部１４０は、処理の終了の指示が入力されたか否かを判定する。終了の指示が入力されていなければ処理はステップＳ３９に戻され、終了の指示が入力されていれば処理が終了させられる。
【００７０】
本実施形態によれば、湾曲部１１５の実際の湾曲量に対する第１の仮湾曲量θ１、第２の仮湾曲量θ２及び算出部１４０が決定した湾曲部１１５の湾曲量の関係を表す模式図は図１３のようになる。図１３は、湾曲量が負の方向から正の方向へ変化している場合の例を示す。この図に示すように、第１の仮湾曲量θ１が第２の閾値ｂより大きく第１の閾値ａより小さく、かつ第２の仮湾曲量θ２が第２の閾値ｂより大きく第１の閾値ａより小さく（ステップＳ４２においてＹｅｓ）、第１の仮湾曲量θ１と第２の仮湾曲量θ２との差が所定の設定値より小さく（ステップＳ４３においてＹｅｓ）、湾曲量は増加しており、かつ現在湾曲量は第１の仮湾曲量θ１となっている（ステップＳ４４においてＹｅｓ）とき、湾曲量は、第１の仮湾曲量θ１に基づいて決定される状態から第２の仮湾曲量θ２に基づいて決定される状態に変更される。
【００７１】
逆に、第１の仮湾曲量θ１が第２の閾値ｂより大きく第１の閾値ａより小さく、かつ第２の仮湾曲量θ２が第２の閾値ｂより大きく第１の閾値ａより小さく（ステップＳ４２においてＹｅｓ）、第１の仮湾曲量θ１と第２の仮湾曲量θ２との差が所定の設定値より小さく（ステップＳ４３においてＹｅｓ）、湾曲量は減少しており、かつ現在湾曲量は第２の仮湾曲量θ２となっている（ステップＳ４７においてＹｅｓ）とき、湾曲量は、第２の仮湾曲量θ２に基づいて決定される状態から第１の仮湾曲量θ１に基づいて決定される状態に変更される。上記以外の場合、湾曲量は、第１の仮湾曲量θ１又は第２の仮湾曲量θ２に基づいて決定される状態から変更されない（ステップＳ５０乃至ステップＳ５４）。
【００７２】
本実施形態によれば、算出部１４０によって決定される湾曲量の不連続性は、ステップＳ４３の設定値に応じて、無視できる程度に小さく設定することができる。その結果、例えばユーザによる湾曲部１１５の操作性を向上させたり、システムの制御の質を向上させたりすることができる。
【００７３】
［第３の実施形態］
第３の実施形態について説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。第１の実施形態では、湾曲部１１５は、第１のワイヤ１２２と第２のワイヤ１２４とによって、一つの平面上で湾曲する構成について説明した。これに対して本実施形態では、湾曲部１１５が直交する２つの方向に湾曲操作ができる。すなわち、第１と第２の方向に湾曲でき、さらに第１と第２の方向に直交する方向である第３と第４の方向に湾曲できる。ここで、第１と第２の方向は逆方向であり、同様に第３と第４の方向は逆方向である。湾曲部１１５は、直交する２つの方向の湾曲操作の組合せにより、直交する２つの方向のみならず全ての方向へ湾曲が可能である。だたし、直交する２つの湾曲方向のみに湾曲可能であってもかまわない。また、第３実施形態では直交する２つの方向に湾曲操作ができるとしたが、２つの方向は直交でなくてもかまわない。
【００７４】
本実施形態に係る湾曲動作システム２００の構成例の概略を図１４に示す。この図に示すように、湾曲動作システム２００は、第１の実施形態に係る湾曲動作システム１００に加えて以下を有する。すなわち、第１のワイヤ１２２及び第２のワイヤ１２４によって湾曲する第１及び第２の方向の湾曲に対して、直交する第３及び第４の方向の湾曲を設ける。湾曲動作システム２００は、第２の方向に湾曲部１１５を湾曲させるため、第３のワイヤ２２２と第４のワイヤ２２４とを有する。第３のワイヤ２２２と第４のワイヤ２２４とは、第１のワイヤ１２２と第２のワイヤ１２４とがチェーン１２６（以下、このチェーンを第１のチェーン１２６と称する）で連結されているのと同様に、第２のチェーン２２６で連結されている。第２のチェーン２２６は、駆動部１３２に設けられた第２のスプロケットと噛み合っており、第２のスプロケットは第２のノブと連結している。ユーザが駆動部１３２の第２のノブを回転させることによって第２のスプロケットが回転し、第２のチェーン２２６が変位する。第２のチェーン２２６の変位に伴って、第３のワイヤ２２２と第４のワイヤ２２４とが変位し、湾曲部１１５は第３または第４の方向に湾曲する。このように、第３のワイヤ２２２、第４のワイヤ２２４、及び第２のチェーン２２６は、それぞれ第１のワイヤ１２２、第２のワイヤ１２４、及び第１のチェーン１２６に対応し、それらと同様に機能する。
【００７５】
湾曲動作システム２００は、第３のワイヤ２２２の変位を検出するために第３の変位検出部２３６を有する。第３の変位検出部２３６は、例えばエンコーダであり、第３のワイヤ２２２には、図示しないエンコーダスケールが固定されている。第３の変位検出部２３６は、第３のワイヤ２２２の変位に係るデータを算出部１４０に出力する。同様に、湾曲動作システム２００は、第４のワイヤ２２４の変位を検出するために第４の変位検出部２３８を有する。第４の変位検出部２３８は、例えばエンコーダであり、第４のワイヤ２２４には、図示しないエンコーダスケールが固定されている。第４の変位検出部２３８は、第４のワイヤ２２４の変位に係るデータを算出部１４０に出力する。このように、第３の変位検出部２３６及び第４の変位検出部２３８は、それぞれ第１の変位検出部１３６及び第２の変位検出部１３８に対応し、それらと同様に機能する。
【００７６】
算出部１４０は、第３及び第４の方向の湾曲量を、図７乃至図１０を参照して説明した第１の実施形態の場合と同様に、第３の変位検出部２３６及び第４の変位検出部２３８の出力に基づいて算出する。本実施形態によれば、湾曲部１１５の湾曲とその湾曲量の決定について、第１の実施形態と同様の機能し同様の効果が得られる。
【００７７】
本実施形態によれば、湾曲部１１５は、第１及び第２の方向と第３及び第４の方向とについて自在に湾曲するので、湾曲部１１５に対するひねり以外の方向について、任意の方向に湾曲部１１５を湾曲させることができる。また、本実施形態によれば、第１及び第２の方向と第３及び第４の方向の湾曲量を算出することができる。なお、本実施形態では、湾曲方向が２方向の場合を例に挙げて説明したが、２方向に限らず３方向以上でも同様である。また、第１の実施形態の変形例と同様に第１のノブの駆動量を出力するように構成してもよいし、第２の実施形態と同様に湾曲量を決定してもよい。
【００７８】
このように、例えば第３のワイヤ２２２は、一端が管状部に接続され、長手方向に変位させられることで湾曲部を、第１の方向及び第２の方向とは異なる第３の方向に湾曲させる動力を伝達する第３の線状部材として機能する。例えば第４のワイヤ２２４は、一端が管状部に接続され、長手方向に変位させられることで湾曲部を、第３の方向と逆方向である第４の方向に湾曲させる動力を伝達する第４の線状部材として機能する。例えば第３の変位検出部２３６は、第３の線状部材の変位を第３の変位として取得する第３の変位検出部として機能する。例えば第４の変位検出部２３８は、第４の線状部材の変位を第４の変位として取得する第４の変位検出部として機能する。
【００７９】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても、発明が解決しようとする課題の欄で述べられた課題が解決でき、かつ、発明の効果が得られる場合には、この構成要素が削除された構成も発明として抽出され得る。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１００…湾曲動作システム、１１０…管状部、１１５…湾曲部、１２２…第１のワイヤ、１２４…第２のワイヤ、１２６…チェーン、１３０…把持部、１３２…駆動部、１３６…第１の変位検出部、１３７…第１のスケール、１３８…第２の変位検出部、１３９…第２のスケール、１４０…算出部、２００…湾曲動作システム、２２２…第３のワイヤ、２２４…第４のワイヤ、２２６…第２のチェーン、２３６…第３の変位検出部、２３８…第４の変位検出部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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