(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスタマニピュレータから出力された操作信号に基づいて、スレーブマニピュレータを
動作制御するマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置であって、
前記マスタマニピュレータに操作者の手が位置しているか否かを検出する検出部と、
前記検出部によって、前記マスタマニピュレータに操作者の手が位置していないことが検出された場合に、前記マスタマニピュレータの姿勢を、前記スレーブマニピュレータの姿勢に合わせるように、前記マスタマニピュレータを移動させる制御を行う制御部と、
を具備し、
前記検出部は、前記操作者により操作されるスイッチを備え、
前記制御部は、前記スイッチの操作状態に基づいて、前記マスタマニピュレータの姿勢を、前記スレーブマニピュレータの姿勢に合わせるように、前記マスタマニピュレータを移動させる制御を行う
ことを特徴とするマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置。
【請求項２】
前記スレーブマニピュレータは複数設けられており、
前記スイッチは、操作時には操作者の手が前記マスタマニピュレータから離間する位置に設けられ、前記マスタマニピュレータによる操作対象のスレーブマニピュレータを切替える為の切替スイッチであり、
前記制御部は、前記切替スイッチが投入された場合に、前記マスタマニピュレータの姿勢を、前記スレーブマニピュレータの姿勢に合わせるように、前記マスタマニピュレータを移動させる制御を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置。
【請求項３】
前記スイッチは、操作時には操作者の手が前記マスタマニピュレータから離間する位置に設けられ、
前記制御部は、前記スイッチが投入された場合に、前記マスタマニピュレータの姿勢を、前記スレーブマニピュレータの姿勢に合わせるように、前記マスタマニピュレータを移動させる制御を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置。
【請求項４】
前記検出部は、前記マスタマニピュレータのうち前記操作者によって把持される部位に設けられた接触センサを含み、
前記制御部は、前記スイッチが投入され、且つ、前記接触センサが非接触状態を検出した場合に、前記マスタマニピュレータの姿勢を、前記スレーブマニピュレータの姿勢に合わせるように、前記マスタマニピュレータを移動させる制御を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置。
【請求項５】
前記スイッチは、前記操作者が足によって操作するフットスイッチである
ことを特徴とする請求項４に記載のマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置。
【請求項６】
前記スレーブマニピュレータは複数設けられており、
前記スイッチは、前記マスタマニピュレータによる操作対象の前記スレーブマニピュレータを切替える為の切替スイッチである
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置。
【請求項７】
マスタマニピュレータから出力された操作信号に基づいて、スレーブマニピュレータを動作制御するマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置であって、
前記マスタマニピュレータに操作者の手が位置しているか否かを検出する検出部と、
前記検出部によって、前記マスタマニピュレータに操作者の手が位置していないことが検出された場合に、前記マスタマニピュレータの姿勢を、前記スレーブマニピュレータの姿勢に合わせるように、前記マスタマニピュレータを移動させる制御を行う制御部と、
を具備し、
前記検出部は、前記マスタマニピュレータ近傍を撮像して画像を取得する撮像センサを備え、
前記制御部は、前記撮像センサが取得した前記画像に基づいて、前記マスタマニピュレータを中心とする所定範囲の空間内部に前記操作者の手が存在しているか否かを判定し、前記空間内部に前記操作者の手が存在していない場合に、前記マスタマニピュレータの姿勢を、前記スレーブマニピュレータの姿勢に合わせるように、前記マスタマニピュレータを移動させる制御を行う
ことを特徴とするマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置。
【請求項８】
マスタマニピュレータから出力された操作信号に基づいて、スレーブマニピュレータを
動作制御するマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御方法であって、
前記マスタマニピュレータに操作者の手が位置しているか否かを検出し、
前記マスタマニピュレータに操作者の手が位置していないことを検出した場合に、前記
マスタマニピュレータの姿勢を、前記スレーブマニピュレータの姿勢に合わせるように、
前記マスタマニピュレータを移動させる制御を行う、
マスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御方法であって、
前記マスタマニピュレータに前記操作者の手が位置しているか否かの前記検出は、前記操作者により操作されるスイッチの操作状態に基づいて行う
ことを特徴とするマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御方法。
【請求項９】
マスタマニピュレータから出力された操作信号に基づいて、スレーブマニピュレータを動作制御するマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御方法であって、
前記マスタマニピュレータに操作者の手が位置しているか否かを検出し、
前記マスタマニピュレータに操作者の手が位置していないことを検出した場合に、前記マスタマニピュレータの姿勢を、前記スレーブマニピュレータの姿勢に合わせるように、前記マスタマニピュレータを移動させる制御を行う、
マスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御方法であって、
前記マスタマニピュレータに前記操作者の手が位置しているか否かの前記検出は、前記マスタマニピュレータ近傍を撮像して画像を取得し、取得した前記画像に基づいて、前記マスタマニピュレータを中心とする所定範囲の空間内部に前記操作者の手が存在しているか否かを判定することによって行う
ことを特徴とするマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ロボットを用いた医療処置に係る技術について種々の提案が為されている。特に外科分野においては、マスタ・スレーブ方式マニピュレータによって患者を処置する医療用マニピュレータシステムについて種々の提案がなされている。
具体的には、マスタ・スレーブ方式の医療用マニピュレータシステムでは、マスタマニピュレータを操作することでスレーブマニピュレータに所望の動作をさせる。従って、マスタマニピュレータの姿勢とスレーブマニピュレータの姿勢とが一致してない状態での操作においては、その操作の直感性が失われており、操作者が意図せぬ方向にスレーブマニピュレータを動かしてしまう可能性がある。
従って、マスタマニピュレータの姿勢とスレーブマニピュレータの姿勢とが“ずれた状態”での操作を防止する為に、それらの姿勢を一致させる処理が必要になる。
【０００３】
マスタマニピュレータの姿勢とスレーブマニピュレータの姿勢とを一致させる処理（姿勢合わせ処理）は、具体的には、例えば次のような場合に実行する必要がある。
・操作に係るマスタマニピュレータの姿勢と、操作対象のスレーブマニピュレータの姿勢とがずれてしまった場合（マスタマニピュレータとスレーブマニピュレータとが一対一で対応する構成であっても姿勢合わせ処理は必要となり得る）。
・一つのマスタマニピュレータで複数のスレーブマニピュレータを操作する場合であって、操作対象のスレーブマニピュレータを切替えた場合（マスタマニピュレータの姿勢を、新たな操作対象のスレーブマニピュレータの姿勢に対応させなくてはならない）。
【０００４】
上述の事情を鑑みて種々の技術が提案されており、例えば特許文献１には次のような技術が開示されている。
すなわち、特許文献１には、所定のスイッチが投入されるとマスタマニピュレータに取付けられたアクチュエータが駆動され、このアクチュエータによってマスタマニピュレータの姿勢がスレーブマニピュレータの姿勢に合わせられるマスタ・スレーブ方式マニピュレータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２８２４１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術によれば、操作者がマスタマニピュレータを把持している状態であっても、姿勢合わせ処理を実行してしまう。このような場合には、移動するマスタマニピュレータと操作者の手とが干渉してしまい、当該姿勢合わせ処理が阻害されてしまう。
【０００７】
本発明は、前記の事情に鑑みて為されたものであり、マスタ・スレーブ方式マニピュレータにおいて、マスタマニピュレータの姿勢とスレーブマニピュレータの姿勢とを一致させる処理を行う必要性が生じた際に、当該マスタマニピュレータの姿勢を、スレーブマニピュレータの姿勢に合わせる処理を効率的に行うマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置及びその制御方法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】
前記の目的を達成するために、本発明の第１の態様によるマスタ・スレーブ方式の制御装置は、
マスタマニピュレータから出力された操作信号に基づいて、スレーブマニピュレータを動作制御するマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置であって、
前記マスタマニピュレータに操作者の手が位置しているか否かを検出する検出部と、
前記検出部によって、前記マスタマニピュレータに操作者の手が位置していないことが検出された場合に、前記マスタマニピュレータの姿勢を、前記スレーブマニピュレータの姿勢に合わせるように、前記マスタマニピュレータを移動させる制御を行う制御部と、
を具備し、
前記検出部は、前記操作者により操作されるスイッチを備え、
前記制御部は、前記スイッチの操作状態に基づいて、前記マスタマニピュレータの姿勢を、前記スレーブマニピュレータの姿勢に合わせるように、前記マスタマニピュレータを移動させる制御を行う
ことを特徴とする。
前記の目的を達成するために、本発明の第２の態様によるマスタ・スレーブ方式の制御装置は、
マスタマニピュレータから出力された操作信号に基づいて、スレーブマニピュレータを動作制御するマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置であって、
前記マスタマニピュレータに操作者の手が位置しているか否かを検出する検出部と、
前記検出部によって、前記マスタマニピュレータに操作者の手が位置していないことが検出された場合に、前記マスタマニピュレータの姿勢を、前記スレーブマニピュレータの姿勢に合わせるように、前記マスタマニピュレータを移動させる制御を行う制御部と、
を具備し、
前記検出部は、前記マスタマニピュレータ近傍を撮像して画像を取得する撮像センサを備え、
前記制御部は、前記撮像センサが取得した前記画像に基づいて、前記マスタマニピュレータを中心とする所定範囲の空間内部に前記操作者の手が存在しているか否かを判定し、前記空間内部に前記操作者の手が存在していない場合に、前記マスタマニピュレータの姿勢を、前記スレーブマニピュレータの姿勢に合わせるように、前記マスタマニピュレータを移動させる制御を行う
ことを特徴とする。
前記の目的を達成するために、本発明の第３の態様によるマスタ・スレーブ方式の制御方法は、
マスタマニピュレータから出力された操作信号に基づいて、スレーブマニピュレータを動作制御するマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御方法であって、
前記マスタマニピュレータに操作者の手が位置しているか否かを検出し、
前記マスタマニピュレータに操作者の手が位置していないことを検出した場合に、前記マスタマニピュレータの姿勢を、前記スレーブマニピュレータの姿勢に合わせるように、前記マスタマニピュレータを移動させる制御を行う、
マスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御方法であって、
前記マスタマニピュレータに前記操作者の手が位置しているか否かの前記検出は、前記操作者により操作されるスイッチの操作状態に基づいて行う
ことを特徴とする。
前記の目的を達成するために、本発明の第４の態様によるマスタ・スレーブ方式の制御方法は、
マスタマニピュレータから出力された操作信号に基づいて、スレーブマニピュレータを動作制御するマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御方法であって、
前記マスタマニピュレータに操作者の手が位置しているか否かを検出し、
前記マスタマニピュレータに操作者の手が位置していないことを検出した場合に、前記マスタマニピュレータの姿勢を、前記スレーブマニピュレータの姿勢に合わせるように、前記マスタマニピュレータを移動させる制御を行う、
マスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御方法であって、
前記マスタマニピュレータに前記操作者の手が位置しているか否かの前記検出は、前記マスタマニピュレータ近傍を撮像して画像を取得し、
取得した前記画像に基づいて、前記マスタマニピュレータを中心とする所定範囲の空間内部に前記操作者の手が存在しているか否かを判定することによって行う
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、マスタマニピュレータの姿勢を、スレーブマニピュレータの姿勢に合わせる処理を効率的に行うマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置及びその制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る医療用マニピュレータシステムの一構成例を示す図。
【図２】第１実施形態に係る医療用マニピュレータシステムにおける切替操作に係る処理のフローチャートの一例を示す図。
【図３】一変形例に係る医療用マニピュレータシステムにおける切替操作に係る処理のフローチャートの一例を示す図。
【図４】第２実施形態に係る医療用マニピュレータシステムにおけるマスタ側の一構成例を示す図。
【図５】第２実施形態に係る医療用マニピュレータシステムにおけるマスタ側の一構成例を示す図。
【図６】第２実施形態に係る医療用マニピュレータシステムにおける切替操作に係る処理のフローチャートの一例を示す図。
【図７】第３実施形態に係る医療用マニピュレータシステムにおけるマスタ側の一構成例を示す図。
【図８】第３実施形態に係る医療用マニピュレータシステムにおける切替操作に係る処理のフローチャートの一例を示す図。
【図９】第４実施形態に係る医療用マニピュレータシステムにおけるマスタ側の一構成例を示す図。
【図１０】第５実施形態に係る医療用マニピュレータシステムにおけるマスタ側の一構成例を示す図。
【図１１】第５実施形態に係る医療用マニピュレータシステムにおける切替操作に係る処理のフローチャートの一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態に係るマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置及びその制御方法を適用した医療用マニピュレータシステムについて、図面を参照して説明する。
ここで、マスタ・スレーブ方式の医療用マニピュレータシステムとは、マスタマニピュレータとスレーブマニピュレータとからなる２種のアームを有し、マスタマニピュレータの動作に追従させるようにしてスレーブマニピュレータを遠隔制御するシステムを指す。
［第１実施形態］
図１は、本第１実施形態に係る医療用マニピュレータシステムの一構成例を示す図である。
【００１２】
図１に示す医療用マニピュレータシステムは、手術台１００と、画像処理回路８００と、ディスプレイ９００ａ，９００ｂと、スレーブ側構成部材（スレーブマニピュレータ５１５−１，５１５−２，５１５−３、スレーブ制御回路５００、アクチュエータ５５５−１，５５５−２，５５５−３）と、マスタ側構成部材（マスタマニピュレータ３５１Ｒ，３５１Ｌ、マスタ制御回路３００、アクチュエータ３７１Ｒ，３７１Ｌ、操作卓３０１、接触センサ３１１Ｒ，３１１Ｌ）と、を有する。
【００１３】
前記手術台１００は、観察・処置の対象となる患者１が載置される台である。この手術台１００の近傍には、複数のスレーブマニピュレータ５１５−１，５１５−２，５１５−３が設置されている。なお、これらスレーブマニピュレータ５１５−１，５１５−２，５１５−３を、手術台１００自体に設置する構成としても勿論よい。
【００１４】
なお、本例ではスレーブマニピュレータを３本設ける構成としているが、４本以上設ける構成としても勿論よい。
前記スレーブマニピュレータ５１５−１，５１５−２，５１５−３は、それぞれ複数の多自由度関節を有する。スレーブマニピュレータ５１５−１，５１５−２，５１５−３は、各関節を湾曲させることによって、手術台１００に載置された患者１に対してスレーブマニピュレータ５１５−１，５１５−２，５１５−３の先端側（患者１の体腔に近い側）に装着された処置具や観察器具等の各種術具を位置決めする。
【００１５】
これらスレーブマニピュレータ５１５−１，５１５−２，５１５−３の各関節は、各々のマニピュレータに設けられた動力部であるアクチュエータ５５５−１，５５５−２，５５５−３によって個別に駆動される。これらアクチュエータ５５５−１，５５５−２，５５５−３としては、例えばインクリメンタルエンコーダや減速器等を備えたサーボ機構を有するモータ（サーボモータ）が用いられる。このサーボモータの動作制御は、スレーブ制御回路５００によって行われる。
【００１６】
さらに、アクチュエータ５５５−１，５５５−２，５５５−３は、スレーブマニピュレータ５１５−１，５１５−２，５１５−３各々の先端側に装着される術具も駆動する。それら術具は、複数の自由度を有する関節部を有し、患者１の体壁に開けられた図示しない挿入孔から患者１の体腔内に挿入される。
【００１７】
なお、前記術具としては、例えば外科用手術器具や観察器具を挙げることができる。外科用手術器具は、患者１の体内の組織部位に対して処置を行うための術具（例えばメスや鋏等）である。外科用手術器具が装着されたマニピュレータは処置用マニピュレータと称される。他方、観察器具は、患者１の体内の組織部位を観察するための術具（例えば電子内視鏡等）である。観察器具が装着されたマニピュレータは観察用マニピュレータと称される。
【００１８】
アクチュエータ５５５−１，５５５−２，５５５−３の動作時には、その駆動量が位置検出器（不図示）によって検出される。位置検出器からの検出信号はスレーブ制御回路５００に入力され、この検出信号により、スレーブマニピュレータ５１５−１，５１５−２，５１５−３の駆動量がそれぞれスレーブ制御回路５００において検出される。
【００１９】
前記スレーブ制御回路５００は、例えばＣＰＵやメモリ等を有する制御手段である。このスレーブ制御回路５００は、スレーブマニピュレータ５１５−１，５１５−２，５１５−３の制御を行うための所定のプログラムを記憶しており、マスタ制御回路３００からの制御信号に従って、スレーブマニピュレータ５１５−１，５１５−２，５１５−３の動作を制御する。
【００２０】
すなわち、スレーブ制御回路５００は、マスタ制御回路３００からの制御信号に基づいて、操作者３によって操作されたマスタマニピュレータの操作対象のスレーブマニピュレータを特定し、該特定したスレーブマニピュレータに操作者３のマスタマニピュレータの操作量に対応した動きをさせるために必要な駆動量を演算する。
【００２１】
そして、スレーブ制御回路５００は、算出した駆動量に応じてマスタマニピュレータの操作対象のスレーブマニピュレータの動作を制御する。この際、スレーブ制御回路５００は、操作対象のスレーブマニピュレータに駆動信号を入力するとともに、そのスレーブマニピュレータの動作に応じて動力部の位置検出器から入力されてくる検出信号に応じて、操作対象のスレーブマニピュレータの駆動量が目標の駆動量となるように駆動信号の大きさや極性を制御する。
【００２２】
また、スレーブ制御回路５００は、スレーブマニピュレータに装着された観察器具から画像信号が入力されてきた場合には、入力された画像信号を画像処理回路８００に出力する。
前記マスタマニピュレータ３５１Ｒ，３５１Ｌは、複数のリンク機構で構成されている。リンク機構を構成する各リンクには例えばインクリメンタルエンコーダ等の位置検出器が設けられている。この位置検出器によって各リンクの動作を検知することで、マスタマニピュレータ３５１Ｒ，３５１Ｌの操作量がマスタ制御回路３００において検出される。
【００２３】
図１に示すように、本例においては、マスタマニピュレータ３５１Ｒが操作者３の右手によって操作されるアームであり、マスタマニピュレータ３５１Ｌが操作者３の左手によって操作されるアームである。
つまり、本例では、２本のマスタマニピュレータ３５１Ｒ，３５１Ｌを用いて３本のスレーブマニピュレータ５１５−１，５１５−２，５１５−３を操作する。従って、実際の処置の際には、マスタマニピュレータの操作対象のスレーブマニピュレータを切り替えることで、一本のマスタマニピュレータを用いて複数のスレーブマニピュレータを操作することになる。この操作対象のスレーブマニピュレータを切り替える操作は、例えば操作者３によって操作卓３０１に設けられた切替スイッチ３３１R、３３１Lを用いて行われる。
【００２４】
前記操作卓３０１は、切替スイッチ３３１Ｒ、３３１Ｌと切断スイッチ３３１Ｃとを備えている。これら切替スイッチ３３１Ｒ，３３１Ｌは、それぞれマスタマニピュレータ３５１Ｒ，３５１Ｌに対応しており、操作者３が足で操作する所謂フットスイッチとして設けられている。また、切断スイッチ３３１Ｃは、マスタマニピュレータとスレーブマニピュレータとを接続状態／切断状態に設定する切り替えを行う為のスイッチであり、操作者３が足で操作する所謂フットスイッチとして設けられている。操作者３によって、操作卓３０１が備える何れかのスイッチが投入された場合には、それぞれに対応する操作信号がマスタ制御回路３００に入力される。
【００２５】
詳細には、前記切替スイッチ３３１Ｒ，３３１Ｌの投入をトリガとして、マスタ制御回路３００が実行する切替処理の内容は予め設定されており、マスタ制御回路３００の記憶手段（不図示）に記憶されている。本例では、切替スイッチ３３１Ｒ，３３１Ｌの投入をトリガとしてマスタ制御回路３００が実行する切替処理の内容は、次のように設定されている
《切替スイッチ３３１Ｒについて》
マスタマニピュレータ３５１Ｒによる操作対象のスレーブマニピュレータは、スレーブマニピュレータ５５５−１とスレーブマニピュレータ５５５−３とに設定されている。
【００２６】
切替スイッチ３３１Ｒが投入されると、マスタ制御回路３００は、マスタマニピュレータ３５１Ｒによる操作対象のスレーブマニピュレータを、スレーブマニピュレータ５５５−１とスレーブマニピュレータ５５５−３とのうち当該時点で操作対象ではない方のスレーブマニピュレータに切り替える。詳述すると、次の通りである。マスタマニピュレータと、その操作対象となるスレーブマニピュレータとが、始めに関連付けられている。ここでは、マスタマニピュレータ３５１Ｒとスレーブマニピュレータ５５５−１とが関連付けられているとする。切替スイッチ３３１Ｒの投入により、この関連付けが、マスタマニピュレータ３５１Ｒとスレーブマニピュレータ５５５−３とに変更される。そして、その後の姿勢合わせ処理において、マスタマニピュレータ３５１Ｒの姿勢を、新たな操作対象となるスレーブマニピュレータ５５５−３の姿勢に合わせる。
《切替スイッチ３３１Ｌについて》
本例では、マスタマニピュレータ３５１Ｌによる操作対象のスレーブマニピュレータは、スレーブマニピュレータ５５５−２に設定されている。
【００２７】
切替スイッチ３３１Ｌが投入されると、マスタ制御回路３００は、マスタマニピュレータ３５１Ｌによる操作対象のスレーブマニピュレータを、スレーブマニピュレータ５５５−２に再度設定する（変更しない）。詳述すると、次の通りである。マスタマニピュレータと、その操作対象となるスレーブマニピュレータとが始めに関連付けられている。ここでは、マスタマニピュレータ３５１Ｌとスレーブマニピュレータ５５５−２とが関連付けられているとする。切替スイッチ３３１Ｌの投入により、この関連付けは再度同じ設定となる。そして、その後の姿勢合わせ処理において、マスタマニピュレータ３５１Ｌの姿勢を、改めてスレーブマニピュレータ５５５−２の姿勢に合わせる。この場合のように、切替スイッチは、必ずしもマスタマニピュレータの操作対象となるスレーブマニピュレータを切替える為だけのスイッチとは限らない。切替スイッチにより、マスタマニピュレータとスレーブマニピュレータとの関連付けを同じ設定にする（変更しない）としてもよい。
【００２８】
そして、上述の切替操作により切り替えた後に、マスタマニピュレータの姿勢とスレーブマニピュレータの姿勢とを合わせる処理（以降、姿勢合わせ処理と称する）を効率的に行う為に、本第１実施形態に係る医療用マニピュレータシステムでは後述する処理を実行する。
【００２９】
前記マスタ制御回路３００は、マスタマニピュレータ３５１Ｒ，３５１Ｌからの操作信号及び操作卓３０１に設けられた各スイッチからの操作信号を解析し、操作信号の解析結果に従って本医療用マニピュレータシステムを制御するための制御信号を生成してスレーブ制御回路５００に入力する。
【００３０】
また、マスタ制御回路３００は、上述の姿勢合わせ処理の動作制御を行う。すなわち、マスタ制御回路３００は、スレーブマニピュレータ先端の姿勢とマスタマニピュレータ先端の姿勢との差分値を利用したフィードバック制御により、操作に係るマスタマニピュレータに取り付けられたアクチュエータに入力信号を送信し、当該マスタマニピュレータの姿勢を、スレーブマニピュレータの姿勢に対して一致させる。なお、この姿勢合わせ処理については、後に詳述する。
【００３１】
前記接触センサ３１１Ｒは、マスタマニピュレータ３５１Ｒのうち操作者３によって把持される部位に設けられた、接触を検知する為のセンサである。前記接触センサ３１１Ｌは、マスタマニピュレータ３５１Ｌのうち操作者３によって把持される部位に設けられた、接触を検知する為のセンサである。これら接触センサ３１１Ｒ，３１１Ｌは、当該接触センサ３１１Ｒ，３１１Ｌへの接触の有無を示す情報を、マスタ制御回路３００に出力する。
【００３２】
前記アクチュエータ３７１Ｒは、マスタマニピュレータ３５１Ｒに設けられた動力部である。マスタマニピュレータ３５１Ｒの各関節は、このアクチュエータ３７１Ｒによって駆動される。同様に、前記アクチュエータ３７１Ｌは、マスタマニピュレータ３５１Ｌに設けられた動力部である。マスタマニピュレータ３５１Ｌの各関節は、このアクチュエータ３７１Ｌによって駆動される。
【００３３】
これらアクチュエータ３７１Ｒ，３７１Ｌは、後述する姿勢合わせ処理において、操作に係るマスタマニピュレータの姿勢を、新たな操作対象のスレーブマニピュレータの姿勢に合わせるように、マスタ制御回路３００による動作制御でそれぞれマスタマニピュレータ３５１Ｒ，３５１Ｌを移動させる。
【００３４】
前記画像処理回路８００は、スレーブ制御回路５００から入力された画像信号を表示させるための各種の画像処理を施して、操作者用ディスプレイ９００ａ、助手用ディスプレイ９００ｂにおける表示用の画像データを生成する。前記操作者用ディスプレイ９００ａ及び助手用ディスプレイ９００ｂは、例えば液晶ディスプレイで構成され、観察器具を介して取得された画像信号に従って画像処理回路８００において生成された画像データに基づく画像を表示する。
【００３５】
図２は、本第１実施形態に係る医療用マニピュレータシステムにおける切替操作に係る処理のフローチャートの一例を示す図である。なお、本例では、マスタ制御回路３００が同フローチャートにおける処理を実行するとする。
以下、切替スイッチ３３１Ｒによる切替処理と、切替スイッチ３３１Ｌによる切替処理とを、それぞれ説明する。
《切替スイッチ３３１Ｒによる切替処理》
本例では、操作者３によるマスタマニピュレータ３５１Ｒの操作によってスレーブマニピュレータ５１５−１が動作している状態で、切替スイッチ３３１Ｒが投入される状況を想定する。
【００３６】
まず、切替スイッチ３３１Ｒが投入される（ステップＳ１）と、マスタ制御回路３００は、マスタ側機器とスレーブ側機器と（本例では、マスタマニピュレータ３５１Ｒとスレーブマニピュレータ５１５−１と）の接続を切断する（ステップＳ２）。
前記ステップＳ２においてマスタ側機器とスレーブ側機器との接続を切断した後、マスタ制御回路３００は、メッセージ表示Ａ（操作者３に対して“手をマスタマニピュレータ３５１Ｒから離すように”との指示表示）を操作者用ディスプレイ９００aに表示させる制御信号を、スレーブ制御回路５００に送信する（ステップＳ３）。
【００３７】
そして、マスタ制御回路３００は、接触センサ３１１Ｒの出力を判定することで、操作者３がマスタマニピュレータ３５１Ｒに接触しているか否かを判定する（ステップＳ４）。前記ステップ４において“接触している”と判定した場合（操作者３がマスタマニピュレータ３５１Ｒに接触している場合）には、ステップＳ４をＯＮに分岐し、ステップＳ３に戻る。
【００３８】
ところで、前記ステップＳ４において“非接触である”と判定した場合（操作者３がマスタマニピュレータ３５１Ｒに対して非接触である場合）、ステップＳ４をＯＦＦに分岐し、マスタ制御回路３００は、前記記憶手段（不図示）に記憶された“切替処理の内容”に基づいて、マスタマニピュレータとスレーブマニピュレータとの関連付け（本例ではマスタマニピュレータ３５１Ｒとスレーブマニピュレータ５１５−３とを関連付け）を行う（ステップＳ５．１）。
【００３９】
続いて、マスタ制御回路３００は、関連付けされたマスタマニピュレータ（本例ではマスタマニピュレータ３５１Ｒ）先端の姿勢とスレーブマニピュレータ（本例ではスレーブマニピュレータ５１５−３）先端の姿勢との差分値を利用したフィードバック制御により、マスタマニピュレータ３５１Ｒに取り付けられたアクチュエータ３７１Ｒに入力信号を送信し、当該マスタマニピュレータ３５１Ｒの姿勢を、関連付けされたスレーブマニピュレータ５１５−３の姿勢に対して一致させる（ステップＳ５．２）。
【００４０】
そして、ステップＳ５．２における処理を終えると、マスタ制御回路３００は、メッセージ表示Ｂ（“操作者３がマスタマニピュレータ３５１Ｒを握るとマスタ側機器とスレーブ側機器とを接続をする”という旨の表示）を操作者用ディスプレイ９００aに表示させる制御信号を、スレーブ制御回路５００に送信する（ステップＳ６）。
【００４１】
そして、マスタ制御回路３００は、接触センサ３１１Ｒの出力を判定することで、操作者３がマスタマニピュレータ３５１Ｒに接触しているか否かを判定する（ステップＳ７）。前記ステップ７において“接触している”と判定した場合（操作者３がマスタマニピュレータ３５１Ｒに接触した場合）には、ステップＳ７をＯＮに分岐し、マスタ制御回路３００は、マスタ側機器とスレーブ側機器と（本例では、マスタマニピュレータ３５１Ｒとスレーブマニピュレータ５１５−３と）を接続し（ステップＳ８）、当該一連の処理を終了する。
【００４２】
なお、前記ステップＳ７において“非接触である”と判定した場合（操作者３がマスタマニピュレータ３５１Ｒに対して非接触である場合）、ステップＳ７をＯＦＦに分岐し、前記ステップＳ６に戻る。つまり、ステップＳ７をＯＮに分岐するまでステップＳ６における処理を繰り返す。
【００４３】
なお、ステップＳ５．２においてマスタマニピュレータ及びスレーブマニピュレータの姿勢を検出する方法としては、例えば、それらマニピュレータの各関節に取り付けられたエンコーダの値を利用する方法を挙げることができる。また、例えばジャイロセンサや加速度センサや撮像センサ等を利用して、姿勢合わせ処理を行ってもよい。また、マスタマニピュレータとスレーブマニピュレータとの姿勢合わせ処理を、必ずしも同じ座標系について行わなくても良い。例えば、観察用マニピュレータから見たスレーブマニピュレータの姿勢と、ディスプレイ（位置から計算した操作者の視点）から見たマスタマニピュレータの姿勢とを一致させるように、姿勢合わせ処理を行っても良い。
つまり、操作者視線とマスタマニピュレータの姿勢との関係と、観察用マニピュレータに搭載された観察手段（例えば電子内視鏡）とスレーブマニピュレータの姿勢との関係を一致させればよい。これにより、操作者はスレーブマニピュレータを自分の手で操作しているように感じる為、直感的な操作が可能となる。なお、マスタマニピュレータの姿勢とスレーブマニピュレータの姿勢とを合わせる処理自体は公知の技術であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
《切替スイッチ３３１Ｌによる切替処理》
本例では、操作者３によるマスタマニピュレータ３５１Ｌの操作によってスレーブマニピュレータ５１５−２が動作している状態で、切替スイッチ３３１Ｌが投入される状況を想定する。
【００４４】
まず、切替スイッチ３３１Ｌが投入される（ステップＳ１）と、マスタ制御回路３００は、マスタ側機器とスレーブ側機器と（本例では、マスタマニピュレータ３５１Ｌとスレーブマニピュレータ５１５−２と）の接続を切断する（ステップＳ２）。
前記ステップＳ２においてマスタ側機器とスレーブ側機器との接続を切断した後、マスタ制御回路３００は、メッセージ表示Ａ（操作者３に対して“手をマスタマニピュレータ３５１Ｌから離すように”との指示表示）を操作者用ディスプレイ９００aに表示させる制御信号を、スレーブ制御回路５００に送信する（ステップＳ３）。
【００４５】
そして、マスタ制御回路３００は、接触センサ３１１Ｌの出力を判定することで、操作者３がマスタマニピュレータ３５１Ｌに接触しているか否かを判定する（ステップＳ４）。前記ステップ４において“接触している”と判定した場合（操作者３がマスタマニピュレータ３５１Ｌに接触している場合）には、ステップＳ４をＯＮに分岐し、ステップＳ３に戻る。
【００４６】
ところで、前記ステップＳ４において“非接触である”と判定した場合（操作者３がマスタマニピュレータ３５１Ｌに対して非接触である場合）、ステップＳ４をＯＦＦに分岐し、マスタ制御回路３００は、前記記憶手段（不図示）に記憶された“切替処理の内容”に基づいて、マスタマニピュレータとスレーブマニピュレータとの関連付け（本例ではマスタマニピュレータ３５１Ｌとスレーブマニピュレータ５１５−２とを関連付け）を行う（ステップＳ５．１）。
【００４７】
続いて、マスタ制御回路３００は、関連付けされたマスタマニピュレータ（本例ではマスタマニピュレータ３５１Ｌ）先端の姿勢とスレーブマニピュレータ（本例ではスレーブマニピュレータ５１５−２）先端の姿勢との差分値を利用したフィードバック制御により、マスタマニピュレータ３５１Ｌに取り付けられたアクチュエータ３７１Ｌに入力信号を送信し、当該マスタマニピュレータ３５１Ｌの姿勢を、関連付けされたスレーブマニピュレータ５１５−２の姿勢に対して一致させる（ステップＳ５．２）。
【００４８】
そして、ステップＳ５．２における処理を終えると、マスタ制御回路３００は、メッセージ表示Ｂ（“操作者３がマスタマニピュレータ３５１Ｌを握るとマスタ側機器とスレーブ側機器とを接続をする”という旨の表示）を操作者用ディスプレイ９００aに表示させる制御信号を、スレーブ制御回路５００に送信する（ステップＳ６）。
【００４９】
そして、マスタ制御回路３００は、接触センサ３１１Ｌの出力を判定することで、操作者３がマスタマニピュレータ３５１Ｌに接触しているか否かを判定する（ステップＳ７）。前記ステップ７において“接触している”と判定した場合（操作者３がマスタマニピュレータ３５１Ｌに接触した場合）には、ステップＳ７をＯＮに分岐し、マスタ制御回路３００は、マスタ側機器とスレーブ側機器と（本例では、マスタマニピュレータ３５１Ｌとスレーブマニピュレータ５１５−２と）を接続し（ステップＳ８）、当該一連の処理を終了する。
【００５０】
なお、前記ステップＳ７において“非接触である”と判定した場合（操作者３がマスタマニピュレータ３５１Ｌに対して非接触である場合）、ステップＳ７をＯＦＦに分岐し、前記ステップＳ６に戻る。つまり、ステップＳ７をＯＮに分岐するまでステップＳ６における処理を繰り返す。
【００５１】
以上説明したように、本第１実施形態によれば、マスタマニピュレータの操作対象のスレーブマニピュレータを、クラッチ操作により他のスレーブマニピュレータに切り替えた場合に、当該マスタマニピュレータの姿勢を、新たな操作対象のスレーブマニピュレータの姿勢に合わせる処理を効率的に行うマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置及びその制御方法を提供することができる。
【００５２】
詳細には、本第１実施形態に係るマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置によれば、切替スイッチ投入により切り替え指示が為された場合であっても、操作者の手がマスタマニピュレータ近傍にあれば、姿勢合わせ処理を実行しない。換言すれば、切替スイッチ投入により切り替え指示が為された場合であって、且つ、操作者の両手がマスタマニピュレータに接触していない場合にのみ、姿勢合わせ処理を実行する。
【００５３】
このような制御を実行することにより、マスタマニピュレータの移動に対して阻害要因が何ら無い状態で当該マスタマニピュレータの姿勢合わせ処理を行うことができるので、効率良く当該姿勢合わせ処理を行うことができるという格別な効果を得ることができる。
【００５４】
さらに言えば、操作者３の意思とは関係なくマスタマニピュレータが移動してしまうことがないので、操作者３にとっての安全性の観点からも大きな効果を奏する。
なお、上述の例では切替スイッチ３３１Ｒ，３３１Ｌ及び切断スイッチ３３１Ｃをフットスイッチとして設けているが、操作者３が手で操作するスイッチとして設けても勿論よい。
本第１実施形態は上述した態様に限定されるものではなく、本第１実施形態の要旨の範囲内で、例えば次のような変形及び応用が可能なことは勿論である。
［変形例］
以下、前記第１実施形態の一変形例に係るマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置及びその制御方法について説明する。説明の重複を避ける為、前記第１実施形態との相違点を説明する。
【００５５】
図３は、本一変形例に係る医療用マニピュレータシステムにおける切替操作に係る処理のフローチャートの一例を示す図である。図２に示すフローチャートとの相違点は、図２に示すステップＳ１における“切替えスイッチ投入”と、ステップＳ２における“マスタ・スレーブ切断処理”との順序を入れ替えて後述する処理を行う点である。なお、図２に示すフローチャートにおける各ステップと同じステップ番号が付されたステップは、当該同じステップ番号が付されたステップと同様の処理を行うステップである。
【００５６】
すなわち、前記第１実施形態においては、切替スイッチ３３１Ｒ，３３１Ｌの投入に連動してマスタ側機器とスレーブ側機器との接続を切断する。一方、本変形例においては、切断スイッチ３３１Ｃの投入によりマスタ側機器とスレーブ側機器との接続が切断された後に、切替スイッチ３３１Ｒ，３３１Ｌが投入される状況を想定している。
【００５７】
他方、本一変形例においては、操作卓３０１に設けられた切断スイッチ３３１Ｃが投入され（ステップＳ１´）、マスタ側機器とスレーブ側機器とが切断された状態（ステップＳ２）で、切替スイッチ３３１Ｒ或いは切替スイッチ３３１Ｌが投入される（ステップＳ２´）と、マスタ制御回路３００は、上述の切替操作のフローを開始する。なお、ステップＳ３以降の処理は、図２に示す処理と同様である（第１実施形態と同様である）。
【００５８】
以上説明したように、本変形例によれば、第１実施形態に係るマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置と同様の効果を奏するマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置及びその制御方法を提供することができる。
ところで、上述したように切断スイッチ３３１Ｃは、操作者３が足で操作するフットスイッチとして設けられているので、操作者３は操作中のマスタマニピュレータから手を離さずに、切断スイッチ３３１Ｃを投入することができる。なお、切断スイッチ３３１Ｃを操作者３が手で操作するスイッチとして設けた場合であっても、切断スイッチ３３１Ｃの投入時に操作者３がマスタマニピュレータから手を離すことにより生じる不都合はない。すなわち、操作者３が手を離した状態のマスタマニピュレータは不動状態となる為、操作対象のスレーブマニピュレータも当然ながら不動状態となるからである。
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態に係るマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置及びその制御方法について説明する。説明の重複を避ける為、前記第１実施形態との相違点を説明する。本第２実施形態では、操作者３が切替操作の為に切替スイッチを操作するときには、必ずその手がマスタマニピュレータから離れるように構成する。
【００５９】
これにより、マスタマニピュレータへの接触の有無の判定を不要とし、切替スイッチの判定結果のみに基づいて上述の切り替え処理を実行する。具体的には、マスタ側の構成を、例えば図４または図５に示すように構成する。
《マスタ側の構成例（１）》
図４は、本第２実施形態に係る医療用マニピュレータシステムにおけるマスタ側の一構成例を示す図である。同図に示す例では、クラッチ操作スイッチである切替スイッチ３３３Ｒ，３３３Ｌを、操作卓３０１の左右両端部位に配設している。このように構成することで、操作者３は、クラッチ操作を行うときには必ずマスタマニピュレータ３５１Ｒ，３５１Ｌから手が離れることになる。
【００６０】
ここで、切替スイッチ３３３Ｒ，３３３Ｌは、それぞれ第１実施形態における切替スイッチ３３１Ｒ，３３１Ｌと同様の機能を有する（同様の切替処理を実行するトリガとなる）切替スイッチである。
《マスタ側の構成例（２）》
図５は、本第２実施形態に係る医療用マニピュレータシステムにおけるマスタ側の一構成例を示す図である。同図に示す例では、操作スイッチである切替スイッチ３３３Ｒを操作者３が右手でのみ操作可能な態様で操作卓３０１に配設し、切替スイッチ３３３Ｌを操作者３が左手でのみ操作可能な態様で操作卓３０１に配設している。
【００６１】
具体的には、切替スイッチ３３３Ｒを、操作卓３０１のうち操作者３の正面近傍において操作面が右方向を向くような角度で配設する。同様に、切替スイッチ３３３Ｌを、操作卓３０１のうち操作者３の正面近傍において操作面が左方向を向くような角度で配設する。このように構成することで、操作者３は、切替操作を行うときには必ずマスタマニピュレータ３５１Ｒ，３５１Ｌから手が離れることになる。
【００６２】
ところで、図４及び図５に示す構成例において、切替スイッチ３３３Ｒはマスタマニピュレータ３５１Ｒに対応し、切替スイッチ３３３Ｌはマスタマニピュレータ３５１Ｌに対応している。そして、マスタマニピュレータ３５１Ｒとマスタマニピュレータ３５１Ｌとは、それぞれ切替スイッチ３３３Ｒ，３３３Ｌによって、互いに独立して切り替え処理される。
【００６３】
図６は、切替操作に係る処理のフローチャートの一例を示す図である。なお、図２に示すフローチャートにおける各ステップと同じステップ番号が付されたステップは、当該同じステップ番号が付されたステップと同様の処理を行うステップである。
まず、切替スイッチ３３３Ｒ或いは切替スイッチ３３３Ｌの投入（ステップＳ１）によりマスタ側とスレーブ側との接続が切断されると（ステップＳ２）、マスタ制御回路３００は、前記記憶手段（不図示）に記憶された“切替処理の内容”に基づいて、投入された切替スイッチ（切替スイッチ３３３Ｒ或いは切替スイッチ３３３Ｌ）に応じてマスタマニピュレータとスレーブマニピュレータとの関連付けを行い（ステップＳ５．１）、関連付けに係るマスタマニピュレータの姿勢を、関連付けに係るスレーブマニピュレータの姿勢に合わせる制御を行う（ステップＳ５．２）。
【００６４】
以上説明したように、本第２実施形態によれば、第１実施形態に係るマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置と同様の効果を奏するマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置及びその制御方法を提供することができる。
具体的には、本第２実施形態に係るマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置では、操作者３は、切替操作の為に切替スイッチを操作するときには、必ずその手をマスタマニピュレータから離している。従って、マスタマニピュレータへの接触の有無の判定が不要となり、切替スイッチの判定結果のみに基づいて上述の切り替え処理を実行することができる。
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態に係るマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置及びその制御方法について説明する。説明の重複を避ける為、前記第１実施形態との相違点を説明する。
【００６５】
図７は、本第３実施形態に係る医療用マニピュレータシステムにおけるマスタ側の一構成例を示す図である。同図に示すように、本第３実施形態においては、接触センサ３１１Ｒ，３１１Ｌを設けずに、代わりに撮像センサ３９０を設ける。
前記撮像センサ３９０はマスタマニピュレータ３５１Ｒ，３５１Ｌ近傍を撮像し、前記マスタ制御回路３００は撮像センサ３９０の出力を判定し、操作者３によるマスタマニピュレータ３５１Ｒ，３５１Ｌへの接触／非接触を判定する。つまり、前記ステップＳ２においては、接触センサ３１１Ｒ，３１１Ｌの出力の代わりに、撮像センサ３９０の出力に基づいて上述の判定を行う。
【００６６】
図８は、第３実施形態に係る医療用マニピュレータシステムにおける切替操作に係る処理のフローチャートの一例を示す図である。
《切替スイッチ３３１Ｒによる切替処理》
本例では、操作者３によるマスタマニピュレータ３５１Ｒの操作で、スレーブマニピュレータ５１５−１が動作している状態で、切替スイッチ３３１Ｒが投入される状況を想定する。
【００６７】
まず、切替スイッチ３３１Ｒが投入される（ステップＳ１）と、マスタ制御回路３００は、マスタ側機器とスレーブ側機器と（本例では、マスタマニピュレータ３５１Ｒとスレーブマニピュレータ５１５−１と）の接続を切断する（ステップＳ２）。
前記ステップＳ２においてマスタ側機器とスレーブ側機器との接続を切断した後、マスタ制御回路３００は、メッセージ表示Ａ（操作者３に対して“手をマスタマニピュレータ３５１Ｒから離すように”との指示表示）を操作者用ディスプレイ９００aに表示させる制御信号を、スレーブ制御回路５００に送信する（ステップＳ３）。
【００６８】
続いて、マスタ制御回路３００は、撮像センサ３９０によってマスタマニピュレータ３５１Ｒ近傍を撮像して画像を取得する（ステップＳ９）。さらに、マスタ制御回路３００は、ステップＳ９において取得した画像に基づいてマスタマニピュレータ３５１Ｒの位置及び操作者３の手の位置を検出し、マスタマニピュレータ３５１Ｒの位置を基準とした空間情報を作成し（ステップＳ１０）、この空間情報に基づいてマスタマニピュレータ３５１Ｒと操作者３の手との近接判定を行う（ステップＳ１１）。
【００６９】
具体的には、このステップＳ１０においては、例えばマスタマニピュレータ３５１Ｒの位置を中心とした立方体から成る空間を設定し、ステップＳ１１において前記空間内部に操作者３の手が存在するか否かの判定を行う。
前記ステップＳ１１において、マスタマニピュレータ３５１Ｒと操作者３の手とが近接している（前記空間内部に操作者３の手が存在する）と判定した場合、マスタ制御回路３００は、ステップＳ１１をＹＥＳに分岐し、前記ステップＳ３に戻る。他方、前記ステップＳ１１において、マスタマニピュレータ３５１Ｒと操作者３の手とが近接していない（前記空間内部に操作者３の手が存在しない）と判定した場合、マスタ制御回路３００は、当該ステップＳ１１をＮＯに分岐し、上述したステップＳ５．１及びステップＳ５．２における処理を実行して、当該マスタマニピュレータ３５１Ｒの姿勢を、ステップＳ５．１において関連付けされたスレーブマニピュレータ（本例ではスレーブマニピュレータ５１５−３）の姿勢に対して一致させる。
【００７０】
そして、マスタ制御回路３００は、メッセージ表示Ｂ（“操作者３がマスタマニピュレータ３５１Ｒを握るとマスタ側機器とスレーブ側機器とを接続をする”という旨の表示）を操作者用ディスプレイ９００aに表示させる制御信号を、スレーブ制御回路５００に送信する（ステップＳ６）。
【００７１】
続いて、マスタ制御回路３００は、撮像センサ３９０によってマスタマニピュレータ３５１Ｒ近傍を撮像して画像を取得する（ステップＳ９´）。さらに、マスタ制御回路３００は、ステップＳ９において取得した画像に基づいてマスタマニピュレータ３５１Ｒの位置及び操作者３の手の位置を検出し、マスタマニピュレータ３５１Ｒの位置を基準とした空間情報を作成し（ステップＳ１０´）、この空間情報に基づいてマスタマニピュレータ３５１Ｒと操作者３の手との近接判定を行う（ステップＳ１１´）。
【００７２】
前記ステップ１１´において“近接している”と判定した場合（操作者３がマスタマニピュレータ３５１Ｒに接触した場合）には、マスタ制御回路３００は、マスタ側機器とスレーブ側機器と（本例では、マスタマニピュレータ３５１Ｒとスレーブマニピュレータ５１５−３と）を接続し（ステップＳ８）、当該一連の処理を終了する。
【００７３】
なお、《切替スイッチ３３１Ｌによる切替処理》については、上述した本第３実施形態における《切替スイッチ３３１Ｒによる切替処理》における記載と、第１実施形態における《切替スイッチ３３１Ｌによる切替処理》とから明らかであるので、説明を省略する。
以上説明したように、本第３実施形態によれば、第１実施形態に係るマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置と同様の効果を奏するマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置及びその制御方法を提供することができる。
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態に係るマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置及びその制御方法について説明する。説明の重複を避ける為、前記第１実施形態との相違点を説明する。図９は、本第４実施形態に係る医療用マニピュレータシステムにおけるマスタ側の一構成例を示す図である。
【００７４】
本第４実施形態においては、図９に示すように切替操作の為のスイッチとして、操作者３が手で操作する切替スイッチ３３１を１つだけ配設する。そして、マスタ制御回路３００は、マスタマニピュレータ３５１Ｒ，３５１Ｌに設けられた接触センサ３１１Ｒ，３１１Ｌからの出力情報に基づいて、操作者３が切替スイッチ３３１を操作した手が、左手であるか右手であるかを判定する。このように構成することで、切替スイッチを２つ設ける必要がなくなる。
【００７５】
換言すれば、第１実施形態における切替スイッチ３３１Ｒ，３３１Ｌの機能を、本第４実施形態においては切替スイッチ３３１と接触センサ３１１Ｒ，３１１Ｌとに担わせる。
なお、切り替えスイッチをフットスイッチとして設け、操作者３は片手をマスタマニピュレータから離した状態で、フットスイッチである切替スイッチを操作するように構成しても良い。このように構成する場合、マスタマニピュレータに対して操作者３の右手の接触がない場合には右手で切替スイッチを操作した場合と同様の処理を行い、マスタマニピュレータに対して操作者３の左手の接触がない場合には左手で切替スイッチを操作した場合と同様の処理を行う。
［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態に係るマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置及びその制御方法について説明する。説明の重複を避ける為、前記第１実施形態との相違点を説明する。図９は、第５実施形態に係る医療用マニピュレータシステムにおけるマスタ側の一構成例を示す図である。
【００７６】
本第５実施形態に係るマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置では、図１０に示すように切替えスイッチを設けずに、接触センサ３１１Ｒ，３１１Ｌの出力のみに基づいて姿勢合わせを行なう。
具体的には、接触センサ３１１Ｒが非接触状態を検出すると、マスタ制御回路３００は、第１実施形態における切替スイッチ３３１Ｒが投入された場合と同様の切替処理の内容で、切替処理を行う。また、接触センサ３１１Ｌが非接触状態を検出すると、マスタ制御回路３００は、第１実施形態における切替スイッチ３３１Ｌが投入された場合と同様の切替処理の内容で、切替処理を行う。
図１１は、本第５実施形態に係る医療用マニピュレータシステムにおける切替操作に係る処理のフローチャートの一例を示す図である。なお、図２に示すフローチャートにおける各ステップと同じステップ番号が付されたステップは、当該同じステップ番号が付されたステップと同様の処理を行うステップである。
《接触センサ３１１Ｒが非接触状態を検出した場合の切替処理》
本例では、操作者３によるマスタマニピュレータ３５１Ｒの操作で、スレーブマニピュレータ５１５−１が動作している状態で、接触センサ３１１Ｒが非接触状態を検出したことをトリガとして切替処理を実行する場合を想定する。
【００７７】
マスタ制御回路３００は、マスタ側機器とスレーブ側機器と（マスタマニピュレータ３５１Ｒとスレーブマニピュレータ５１５−３と）が接続された状態において（ステップＳ１´´）、接触センサ３１１Ｒの出力を判定し、操作者３がマスタマニピュレータ３５１Ｒに接触しているか否かを判定する（ステップＳ２´´）。このステップ２´´において“接触している”と判定した場合（操作者３が例えばマスタマニピュレータ３５１Ｒに接触している場合）には、ステップＳ２´´をＯＮに分岐してステップＳ１´´に戻る。
【００７８】
一方、前記ステップＳ２´´において“非接触である”と判定した場合（操作者３がマスタマニピュレータ３５１Ｒに対して非接触である場合）、ステップＳ４をＯＦＦに分岐し、マスタ制御回路３００は、マスタ側機器とスレーブ側機器と（マスタマニピュレータ３５１Ｒとスレーブマニピュレータ５１５−１と）の接続を切断する（ステップＳ３´´）。
【００７９】
続いて、マスタ制御回路３００は、上述のステップＳ５．１及びステップＳ５．２において姿勢合わせ処理を行う。具体的には、例えば次のような処理を挙げることができる。
・操作者３の右手が接触センサ３１１Ｒから離れると、マスタマニピュレータ３５１Ｒの姿勢をスレーブマニピュレータ５１５−１の姿勢に合わせる。
・操作者３の右手が接触センサ３１１Ｒから離れると、操作するスレーブマニピュレータを、マスタ制御回路３００の記憶部（不図示）に記憶された切替処理内容に基づいて切り替え（本例では、スレーブマニピュレータ５１５−１からスレーブマニピュレータ５１５−３へ切り替え）、マスタマニピュレータ３５１Ｒの姿勢を新たな操作対象のスレーブマニピュレータ（本例では、スレーブマニピュレータ５１５−３）の姿勢に合わせる。
【００８０】
そして、マスタ制御回路３００は、接触センサ３１１Ｒの出力を判定し、操作者３がマスタマニピュレータ３５１Ｒに接触しているか否かを判定する（ステップＳ６´´）。このステップ６´´において“接触している”と判定した場合（操作者３が例えばマスタマニピュレータ３５１Ｒを把持している場合）には、ステップＳ６´´をＯＮに分岐して、マスタ制御回路３００は、マスタ側機器とスレーブ側機器と（本例では、マスタマニピュレータ３５１Ｒとスレーブマニピュレータ５１５−３と）を接続する処理を行う（ステップＳ８）。他方、ステップ６´´において“接触していない”と判定した場合（操作者３がマスタマニピュレータ３５１Ｒを把持していない場合）には、ステップＳ６´´をＯＦＦに分岐して当該ステップＳ６´´に戻る。つまり、ステップＳ６´´をＯＮに分岐するまで、当該ステップＳ６´をループする。
【００８１】
ところで、《接触センサ３１１Ｌが非接触状態を検出した場合の切替処理》については、上述した本第５実施形態における《接触センサ３１１Ｒが非接触状態を検出した場合の切替処理》における記載と、第１実施形態における《切替スイッチ３３１Ｌによる切替処理》とから自明であるので、説明を省略する。
なお、ステップＳ６´´における処理は必須ではないので省略してもよい。
【００８２】
以上、第１実施形態乃至第５実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で、種々の変形及び応用が可能なことは勿論である。
さらに、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示した複数の構成要件の適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示す全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
（付記）
ところで、上述の具体的実施形態から、以下のような構成の発明を抽出することができる。
【００８３】
（１）
マスタマニピュレータから出力された操作信号に基づいて、スレーブマニピュレータを動作制御するマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置であって、
前記マスタマニピュレータに操作者の手が位置しているか否かを検出する検出部と、
前記検出部によって、前記マスタマニピュレータに操作者の手が位置していないことが検出された場合に、前記マスタマニピュレータの姿勢を、前記スレーブマニピュレータの姿勢に合わせるように、前記マスタマニピュレータを移動させる制御を行う制御部と、
を具備することを特徴とするマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置。
（対応する実施形態）
この（１）に記載のマスタ・スレーブ方式マニピュレータの制御装置は、第１実施形態乃至第５実施形態及び変形例が対応する。
【００８４】
前記検出部は、例えば、第１実施形態においては接触センサ３３１Ｒ，３３１Ｌが対応し、変形例においては接触センサ３３３Ｒ，３３３Ｌが対応し、第２実施形態においては切替スイッチ３３３Ｒ，３３３Ｌが対応し、第３実施形態においては撮像センサ３９０が対応し、第４実施形態においては接触センサ３１１Ｒ，３１１Ｌが対応し、第５実施形態においては接触センサ３１１Ｒ，３１１Ｌが対応する。
【００８５】
ここで、“マスタマニピュレータに操作者の手が位置している”とは、第１実施形態、変形例、第４実施形態、及び第５実施形態においては“マスタマニピュレータ３５１Ｒ，３５１Ｌに対して操作者の手が接触していること（第１実施形態においては接触センサ３３１Ｒ，３３１Ｌにより検出され、変形例においては接触センサ３３３Ｒ，３３３Ｌにより検出され、第４実施形態においては接触センサ３１１Ｒ，３１１Ｌにより検出され、第５実施形態においては接触センサ３１１Ｒ，３１１Ｌにより検出される）”を示し、第２実施形態においては“操作者の手が切替スイッチ３３３Ｒ，３３３Ｌを操作していること（切替スイッチ３３３Ｒ，３３３Ｌを操作している操作者の手は、当然ながらマスタマニピュレータ３５１Ｒ，３５１Ｌに接触していない）”を示し、第３実施形態においては“マスタマニピュレータ３５１Ｒ，３５１Ｌを中心とした所定範囲の空間内に操作者３の手が位置していること（撮像センサ３９０が取得した画像に基づいて検出される）”を示している。
【００８６】
前記制御部は、第１実施形態乃至第５実施形態及び変形例においてマスタ制御回路３００が対応する。
【符号の説明】
【００８７】
３００…マスタ制御回路、  ３０１…操作卓、  ３１１Ｒ，３１１Ｌ…接触センサ、  ３３１、３３１Ｒ、３３１Ｌ…切替スイッチ、３３１Ｃ…切断スイッチ、  ３３３Ｒ，３３３Ｌ…切替スイッチ、  ３５１Ｒ，３５１Ｌ…マスタマニピュレータ、  ３７１Ｒ．３７１Ｌ…アクチュエータ、  ３９０…撮像センサ、  ５００…スレーブ制御回路、  ５１５−１，５１５−２，５１５−３…スレーブマニピュレータ、  ５５５…アクチュエータ、  ６００…操作部、  ８００…画像処理回路、  ９００ａ…操作者用ディスプレイ、  ９００ｂ…助手用ディスプレイ。
【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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