(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物内の被写体を観察するための少なくとも１つのレンズ光学部を有し、前記レンズ光学部を通る光が結ぶ観察画像を撮像して画像データを得る撮像部と、
前記被写体に接触可能な操作体を、前記観察画像の解像度よりも狭い間隔で駆動可能に保持するアーム部と、
前記操作体及び前記アーム部の駆動を制御する駆動制御部と、
前記撮像部を制御する撮像制御部と、
前記駆動制御部と前記撮像制御部とを連携制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記撮像部の座標系と前記操作体の座標系との関連付けを行う座標系整合部を備え、
前記座標系整合部は、
前記撮像部の座標系において前記撮像部の撮像軸に沿った方向を法線とする平面内の位置を規定する座標軸の方向と、前記操作体の座標系において前記操作体の水平面内の位置を規定する座標軸の方向とが揃うように、前記撮像部の位置及び前記操作体の基準位置の少なくとも一方を移動させるための制御信号を生成することを特徴とするマイクロ作業ロボット。
【請求項２】
対象物内の被写体を観察するための少なくとも１つのレンズ光学部を有し、前記レンズ光学部を通る光が結ぶ観察画像を撮像して画像データを得る撮像部と、
前記被写体に接触可能な操作体を、前記観察画像の解像度よりも狭い間隔で駆動可能に保持するアーム部と、
前記操作体及び前記アーム部の駆動を制御する駆動制御部と、
前記撮像部を制御する撮像制御部と、
前記駆動制御部と前記撮像制御部とを連携制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記撮像部の撮像ステータス情報を生成する撮像ステータス情報生成部と、
前記撮像ステータス情報に基づく信号を入力として、前記駆動制御部への制御信号を生成する駆動信号生成部と、
を備えることを特徴とするマイクロ作業ロボット。
【請求項３】
前記撮像ステータス情報は、焦点、倍率、観察視野及び操作状態情報を含む請求項２に記載のマイクロ作業ロボット。
【請求項４】
対象物内の被写体を観察するための少なくとも１つのレンズ光学部を有し、前記レンズ光学部を通る光が結ぶ観察画像を撮像して画像データを得る撮像部と、
前記被写体に接触可能な操作体を、前記観察画像の解像度よりも狭い間隔で駆動可能に保持するアーム部と、
前記操作体及び前記アーム部の駆動を制御する駆動制御部と、
前記撮像部を制御する撮像制御部と、
前記駆動制御部と前記撮像制御部とを連携制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記アーム部と前記操作体の駆動ステータス情報を生成する駆動ステータス情報生成部と、
前記駆動ステータス情報に基づく信号を入力として、前記撮像制御部への制御信号を生成する撮像信号生成部と、
を備えることを特徴とするマイクロ作業ロボット。
【請求項５】
前記駆動ステータス情報は、位置情報及び操作状態情報を含む請求項４に記載のマイクロ作業ロボット。
【請求項６】
前記駆動信号生成部は、
前記撮像ステータス情報生成部から入力した前記撮像部の観察視野に関する信号に基づき、
前記操作体を前記観察視野の範囲外に移動させる範囲外移動制御を前記駆動制御部が行うと判断した場合には、
前記操作体が前記観察視野の範囲外に位置する前に、前記範囲外移動制御を停止するための停止制御信号を生成し、前記停止制御信号を前記駆動制御部へ出力する請求項２に記載のマイクロ作業ロボット。
【請求項７】
前記駆動信号生成部は、
前記撮像ステータス情報生成部から入力した前記撮像部の観察視野に関する信号に基づき、
前記操作体が前記観察視野の範囲外に位置すると判断した場合には、
前記操作体が前記観察視野の範囲内に位置するように前記アーム部を制御する操作体近接制御のための近接制御信号を生成し、前記近接制御信号を前記駆動制御部へ出力する請求項２に記載のマイクロ作業ロボット。
【請求項８】
前記駆動信号生成部は、
入力した前記撮像ステータス情報に基づき、
前記操作体が前記撮像部の観察視野の範囲内に設定される待機位置に移動するように前記アーム部を制御する待機位置移動制御のための待機位置制御信号を生成し、前記待機位置制御信号を前記駆動制御部へ出力する請求項２に記載のマイクロ作業ロボット。
【請求項９】
前記撮像信号生成部は、
前記駆動ステータス情報生成部から入力した信号に基づき、
前記操作体の位置を基準として規定される所定の位置に前記レンズ光学部の焦点を合わせるフォーカス制御のためのフォーカス制御信号を生成し、前記フォーカス制御信号を前記撮像制御部へ出力する請求項４に記載のマイクロ作業ロボット。
【請求項１０】
前記撮像部は前記レンズ光学部を複数有し、
前記撮像信号生成部は、
前記駆動ステータス情報生成部から入力した信号に基づき、
前記操作体の位置を基準として、前記複数のレンズ光学部のそれぞれの光軸の向きを所定の向きに移動させる光軸移動制御のための光軸移動制御信号を生成し、前記光軸移動制御信号を前記撮像制御部へ出力する請求項４に記載のマイクロ作業ロボット。
【請求項１１】
前記撮像信号生成部は、
前記駆動ステータス情報生成部から入力した信号に基づき、
前記操作体を前記撮像部の観察視野の範囲外に移動させる範囲外移動制御を前記駆動制御部が行うと判断した場合には、
前記操作体が前記観察視野の範囲外に位置する前に、前記範囲外移動制御が完了したときの前記操作体が前記観察視野の範囲内に位置するように前記撮像部を制御する撮像範囲移動／拡大制御のための撮像範囲制御信号を生成し、前記撮像範囲制御信号を前記撮像制御部へ出力する請求項４に記載のマイクロ作業ロボット。
【請求項１２】
前記撮像信号生成部は、
前記駆動ステータス情報生成部から入力した信号に基づき、
前記操作体が前記撮像部の観察視野の範囲外に位置すると判断した場合には、
前記操作体が前記観察視野の範囲内に位置するように前記撮像部を制御する撮像範囲移動／拡大制御のための撮像範囲制御信号を生成し、前記撮像範囲制御信号を前記撮像制御部へ出力する請求項４に記載のマイクロ作業ロボット。
【請求項１３】
対象物内の被写体を観察するための少なくとも１つのレンズ光学部を有し、前記レンズ光学部を通る光が結ぶ観察画像を撮像して画像データを得る撮像部と、
前記被写体に接触可能な操作体を、前記観察画像の解像度よりも狭い間隔で駆動可能に保持するアーム部と、
前記操作体及び前記アーム部の駆動を制御する駆動制御部と、
前記撮像部を制御する撮像制御部と、
前記駆動制御部と前記撮像制御部とを連携制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記撮像部の座標系と前記操作体の座標系との関連付けを行う座標系整合部を備え、
前記被写体の位置を測定する被写体測定部と、
前記被写体測定部の測定結果に基づき前記被写体の座標系を設定する被写体座標系設定部と、
をさらに備え、
前記座標系整合部は、前記被写体の座標系を示す信号を入力として、前記被写体の座標系と前記撮像部の座標系との関連付けを行い、
前記座標系整合部は、前記観察画像の一部として指定されたターゲットの位置を、前記被写体の座標系で算出し、
前記制御部は、
前記座標系整合部からの入力信号に基づいて前記撮像制御部への制御信号を生成する撮像信号生成部を備えることを特徴とするマイクロ作業ロボット。
【請求項１４】
前記撮像信号生成部は、
前記撮像部の観察視野における所定位置に前記ターゲットが位置するように、
前記被写体の座標系における前記ターゲットの位置を基準として、前記撮像部の観察視野を制御する視野調整制御のための視野制御信号を生成し、前記視野制御信号を前記撮像制御部へ出力する請求項１３に記載のマイクロ作業ロボット。
【請求項１５】
前記撮像信号生成部は、
前記被写体の座標系における前記ターゲットの位置を基準として、前記ターゲットの位置に前記レンズ光学部の焦点を合わせるフォーカス制御のためのフォーカス制御信号を生成し、前記フォーカス制御信号を前記撮像制御部へ出力する請求項１３に記載のマイクロ作業ロボット。
【請求項１６】
前記撮像部は前記レンズ光学部を複数有し、
前記撮像信号生成部は、
前記被写体の座標系における前記ターゲットの位置を基準として、前記複数のレンズ光学部のそれぞれの光軸の向きを設定し、前記設定された向きへと前記複数のレンズ光学部の光軸を移動させる光軸移動制御のための光軸移動制御信号を生成し、前記光軸移動制御信号を前記撮像制御部へ出力する請求項１３に記載のマイクロ作業ロボット。
【請求項１７】
前記制御部は、
前記操作体の駆動ステータス情報を生成する駆動ステータス情報生成部をさらに備え、
前記撮像信号生成部は、前記駆動ステータス情報に基づく信号を入力として、前記制御信号を生成する請求項１３に記載のマイクロ作業ロボット。
【請求項１８】
前記撮像信号生成部は、
入力した前記駆動ステータス情報に基づき、
前記操作体が前記撮像部の観察視野の範囲外に位置すると判断した場合には、
前記操作体及び前記ターゲットが前記観察視野の範囲内に位置するように前記撮像部を制御する撮像範囲移動／拡大制御のための撮像範囲制御信号を生成し、前記撮像範囲制御信号を前記撮像制御部へ出力する請求項１７に記載のマイクロ作業ロボット。
【請求項１９】
前記撮像信号生成部は、
入力した前記駆動ステータス情報に基づき、
前記操作体を前記撮像部の観察視野の範囲外に移動させる範囲外移動制御を前記駆動制御部が行うと判断した場合には、
前記操作体が前記観察視野の範囲外に位置する前に、前記範囲外移動制御が完了したときの前記操作体が前記ターゲットとともに前記観察視野の範囲内に位置するように前記撮像部を制御する撮像範囲移動／拡大制御のための撮像範囲制御信号を生成し、前記撮像範囲制御信号を前記撮像制御部へ出力する請求項１７に記載のマイクロ作業ロボット。
【請求項２０】
対象物内の被写体を観察するための少なくとも１つのレンズ光学部を有し、前記レンズ光学部を通る光が結ぶ観察画像を撮像して画像データを得る撮像部と、
前記被写体に接触可能な操作体を、前記観察画像の解像度よりも狭い間隔で駆動可能に保持するアーム部と、
前記操作体及び前記アーム部の駆動を制御する駆動制御部と、
前記撮像部を制御する撮像制御部と、
前記駆動制御部と前記撮像制御部とを連携制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記撮像部の座標系と前記操作体の座標系との関連付けを行う座標系整合部を備え、
前記被写体の位置を測定する被写体測定部と、
前記被写体測定部の測定結果に基づき前記被写体の座標系を設定する被写体座標系設定部と、
をさらに備え、
前記座標系整合部は、前記被写体の座標系を示す信号を入力として、前記被写体の座標系と前記操作体の座標系との関連付けを行い、
前記座標系整合部からの入力信号に基づいて前記駆動制御部への制御信号を生成する駆動信号生成部を備え、
前記座標系整合部は、
前記被写体の座標系に基づいて、前記操作体が位置すべきでない禁止領域を設定することを特徴とするマイクロ作業ロボット。
【請求項２１】
前記駆動信号生成部は、
前記駆動制御部が、前記操作体を前記禁止領域内に移動させる禁止領域移動制御を行った場合には、前記操作体を前記禁止領域の外に移動させる回復制御のための回復制御信号を生成し、前記回復制御信号を前記駆動制御部へ出力する請求項２０に記載のマイクロ作業ロボット。
【請求項２２】
前記駆動信号生成部は、
前記操作体を前記禁止領域に移動させる禁止領域移動入力があったと判断した場合には、
前記操作体が前記禁止領域に到達する前に、前記操作体の移動を停止させる停止制御のための停止制御信号を生成し、前記停止制御信号を前記駆動制御部へ出力する請求項２０に記載のマイクロ作業ロボット。
【請求項２３】
前記駆動信号生成部は、
前記操作体が前記禁止領域を通過する禁止領域通過入力があったと判断した場合には、
前記操作体が前記禁止領域に到達する前に、前記禁止領域を通過しない新たな移動経路を計算し、前記新たな移動経路で前記操作体を移動させる回避制御のための回避制御信号を生成し、前記回避制御信号を前記駆動制御部へ出力する請求項２０に記載のマイクロ作業ロボット。
【請求項２４】
前記駆動信号生成部は、
前記操作体を前記禁止領域に移動させる禁止領域移動入力があったと判断した場合には、
前記操作体を操作する操作者及び前記画像データに基づき生成された表示画像の観察者の少なくとも一方に前記禁止領域移動入力があったことを知らせる報知制御のための制御信号を生成する請求項２０に記載のマイクロ作業ロボット。
【請求項２５】
対象物内の被写体を観察するための少なくとも１つのレンズ光学部を有し、前記レンズ光学部を通る光が結ぶ観察画像を撮像して画像データを得る撮像部と、
前記被写体に接触可能な操作体を、前記観察画像の解像度よりも狭い間隔で駆動可能に保持するアーム部と、
前記操作体及び前記アーム部の駆動を制御する駆動制御部と、
前記撮像部を制御する撮像制御部と、
前記駆動制御部と前記撮像制御部とを連携制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記撮像部の座標系と前記操作体の座標系との関連付けを行う座標系整合部を備え、
前記被写体の位置を測定する被写体測定部と、
前記被写体測定部の測定結果に基づき前記被写体の座標系を設定する被写体座標系設定部と、
をさらに備え、
前記座標系整合部は、前記被写体の座標系を示す信号を入力として、前記被写体の座標系と前記操作体の座標系との関連付けを行い、
前記座標系整合部からの入力信号に基づいて前記駆動制御部への制御信号を生成する駆動信号生成部を備え、
前記座標系整合部は、前記被写体の座標系を示す信号を入力として、前記被写体の座標系と前記撮像部の座標系との関連付けを行うとともに、前記観察画像の一部として指定されたターゲットの位置を前記被写体の座標系で算出し、
前記駆動信号生成部は、
前記被写体の座標系における前記ターゲットの位置を基準として、前記操作体の待機位置を算出し、
前記操作体が前記待機位置に移動するように前記アーム部を制御する待機位置移動制御のための待機位置制御信号を生成し、前記待機位置制御信号を前記駆動制御部へ出力することを特徴とするマイクロ作業ロボット。
【請求項２６】
前記駆動信号生成部は、許可信号を入力したことを条件として、前記制御信号を前記駆動制御部へ出力する請求項７、請求項８、および請求項２１から請求項２５のいずれか一項に記載のマイクロ作業ロボット。
【請求項２７】
前記撮像信号生成部は、許可信号を入力したことを条件として、前記制御信号を前記撮像制御部へ出力する、請求項９、請求項１０、請求項１２、請求項１４から請求項１６および請求項１８のいずれか一項に記載のマイクロ作業ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作体、操作体を保持するアーム部、及び、撮像部を備えたマイクロ作業ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、微細な操作が可能なマイクロ作業ロボットを用いた手術方法が各種提案されている。このようなマイクロ作業ロボットとして例えば特許文献１に記載のロボットアセンブリが挙げられる。特許文献１のロボットアセンブリは、フレームと関節装置を有する医療器具を少なくとも１つ具備した構成を備えており、安全性を損なうことなく医療器具を簡便かつ精度良く制御でき、直感的な操作を可能とし、耐久性を有し、無菌性や信頼性を損なうことなく定期的な整備が可能であるなどの効果を有する。また、医療器具が取り付けられた支持部材にビデオカメラや顕微鏡を接続することにより、医療器具の終端部等をフレーミングすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１８−５３４１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
手術においては、その進行に応じて、対象範囲の大きさや位置が変化したり、処置具などの操作体の位置が変わる場合がある。また、処置具をいったん待機させる場合、又は、待機していた処置具を対象部周辺に復帰させる場合もある。さらに、これら以外にも、撮像部による撮影範囲と操作体との関係が逐次変化することが考えられる。また、近年では、４Ｋや８Ｋに相当する解像度の高精細画像を用いてマイクロ作業ロボットによる手術を行う場面も増えつつある。したがって、マイクロ作業ロボットにおいては、このような様々な変化に応じて、高精細画像を用いた場合においても、撮像部と、処置具等の操作体、及び、操作体を保持するアーム部とが緊密、正確、かつ、迅速に連携することが求められつつある。
ここで、４Ｋ相当の解像度とは、１フレームの画素数が、３８４０×２１６０で約８３０万以上の解像度を意味し、８Ｋ相当の解像度とは、１フレームの画素数が、７６８０×４３２０で約３３００万以上の解像度を意味する。
【０００５】
そこで本発明は、撮像部と、処置具等の操作体、及び、操作体を保持するアーム部とを緊密、正確、かつ、迅速に連携して制御することができるマイクロ作業ロボット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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のマイクロ作業ロボットは、対象物内の被写体を観察するための少なくとも１つのレンズ光学部を有し、レンズ光学部を通る光が結ぶ観察画像を撮像して画像データを得る撮像部と、被写体に接触可能な操作体を、観察画像の解像度よりも狭い間隔で駆動可能に保持するアーム部と、操作体及びアーム部の駆動を制御する駆動制御部と、撮像部を制御する撮像制御部と、駆動制御部と撮像制御部とを連携制御する制御部とを備えることを特徴としている。
ここで、観察画像の解像度として、４Ｋや８Ｋに相当する解像度を含むことが好ましい。
【０００７】
本発明のマイクロ作業ロボットにおいて、制御部は、撮像部の座標系と操作体の座標系との関連付けを行う座標系整合部を備えることが好ましい。
【０００８】
本発明のマイクロ作業ロボットにおいて、撮像部の座標系で位置が特定されているとともに操作体の座標系で位置が特定されている共有原点を有し、座標系整合部は、共有原点に基づき、撮像部の座標系と操作体の座標系とを共通化することが好ましい。
座標系整合部は、操作体の座標系で位置が特定されたマーカの画像を含む画像データを用いて、撮像部の座標系と操作体の座標系との関連付けを行うことが好ましい。また、座標系整合部は、撮像部の座標系において撮像部の撮像軸に沿った方向を法線とする平面内の位置を規定する座標軸の方向と、操作体の座標系において操作体の水平面内の位置を規定する座標軸の方向とが揃うように、撮像部の位置及び操作体の基準位置の少なくとも一方を移動させるための制御信号を生成することが好ましい。
【０００９】
本発明のマイクロ作業ロボットにおいて、制御部は、撮像部の撮像ステータス情報を生成する撮像ステータス情報生成部と、撮像ステータス情報に基づく信号を入力として、駆動制御部への制御信号を生成する駆動信号生成部とを備えることが好ましい。上記撮像ステータス情報は、焦点、倍率、観察視野及び操作状態情報を含むことが好ましい。
【００１０】
本発明のマイクロ作業ロボットにおいて、制御部は、アーム部と操作体の駆動ステータス情報を生成する駆動ステータス情報生成部と、
駆動ステータス情報に基づく信号を入力として、撮像制御部への制御信号を生成する撮像信号生成部とを備えることが好ましい。上記駆動ステータス情報は、位置情報及び操作状態情報を含むことが好ましい。
【００１１】
本発明のマイクロ作業ロボットにおいて、駆動信号生成部は、撮像ステータス情報生成部から入力した撮像部の観察視野に関する信号に基づき、操作体を撮像部の観察視野の範囲外に移動させる範囲外移動制御を駆動制御部が行うと判断した場合には、操作体が観察視野の範囲外に位置する前に、範囲外移動制御を停止するための停止制御信号を生成し、停止制御信号を駆動制御部へ出力することが好ましい。
【００１２】
本発明のマイクロ作業ロボットにおいて、駆動信号生成部は、撮像ステータス情報生成部から入力した撮像部の観察視野に関する信号に基づき、操作体が撮像部の観察視野の範囲外に位置すると判断した場合には、操作体が観察視野の範囲内に位置するようにアーム部を制御する操作体近接制御のための近接制御信号を生成し、近接制御信号を駆動制御部へ出力することが好ましい。
【００１３】
本発明のマイクロ作業ロボットにおいて、駆動信号生成部は、入力した撮像ステータス情報に基づき、操作体が撮像部の観察視野の範囲内に設定される待機位置に移動するようにアーム部を制御する待機位置移動制御のための待機位置制御信号を生成し、待機位置制御信号を駆動制御部へ出力することが好ましい。
【００１４】
本発明のマイクロ作業ロボットにおいて、撮像信号生成部は、駆動ステータス情報生成部から入力した信号に基づき、操作体の位置を基準として規定される所定の位置にレンズ光学部の焦点を合わせるフォーカス制御のためのフォーカス制御信号を生成し、フォーカス制御信号を撮像制御部へ出力することが好ましい。
【００１５】
本発明のマイクロ作業ロボットにおいて、撮像部はレンズ光学部を複数有し、撮像信号生成部は、駆動ステータス情報生成部から入力した信号に基づき、操作体の位置を基準として、複数のレンズ光学部のそれぞれの光軸の向きを所定の向きに移動させる光軸移動制御のための光軸移動制御信号を生成し、光軸移動制御信号を撮像制御部へ出力することが好ましい。
【００１６】
本発明のマイクロ作業ロボットにおいて、撮像信号生成部は、駆動ステータス情報生成部から入力した信号に基づき、操作体を撮像部の観察視野の範囲外に移動させる範囲外移動制御を駆動制御部が行うと判断した場合には、操作体が観察視野の範囲外に位置する前に、範囲外移動制御が完了したときの操作体が観察視野の範囲内に位置するように撮像部を制御する撮像範囲移動／拡大制御のための撮像範囲制御信号を生成し、撮像範囲制御信号を撮像制御部へ出力することが好ましい。
【００１７】
本発明のマイクロ作業ロボットにおいて、撮像信号生成部は、駆動ステータス情報生成部から入力した信号に基づき、操作体が撮像部の観察視野の範囲外に位置すると判断した場合には、操作体が観察視野の範囲内に位置するように撮像部を制御する撮像範囲移動／拡大制御のための撮像範囲制御信号を生成し、撮像範囲制御信号を撮像制御部へ出力することが好ましい。
【００１８】
本発明のマイクロ作業ロボットにおいて、被写体の位置を測定する被写体測定部と、被写体測定部の測定結果に基づき被写体の座標系を設定する被写体座標系設定部とをさらに備えることが好ましい。上記被写体測定部は、画像データを入力として被写体の位置を測定することが好ましい。また、撮像部はレンズ光学部を複数有し、複数のレンズ光学部から得られる複数の画像データに基づき、被写体測定部は被写体の位置を測定することが好ましい。
【００１９】
本発明のマイクロ作業ロボットにおいて、座標系整合部は、被写体の座標系を示す信号を入力として、被写体の座標系と撮像部の座標系との関連付けを行うことが好ましい。
【００２０】
本発明のマイクロ作業ロボットにおいて、座標系整合部は、被写体の座標系を示す信号を入力として、被写体の座標系と操作体の座標系との関連付けを行うことが好ましい。
【００２１】
本発明のマイクロ作業ロボットにおいて、座標系整合部は、観察画像の一部として指定されたターゲットの位置を、被写体の座標系で算出することが好ましい。制御部は、座標系整合部からの入力信号に基づいて撮像制御部への制御信号を生成する撮像信号生成部を備えることが好ましい。撮像信号生成部は、撮像部の観察視野における所定位置にターゲットが位置するように、被写体の座標系におけるターゲットの位置を基準として、撮像部の観察視野を制御する視野調整制御のための視野制御信号を生成し、視野制御信号を撮像制御部へ出力することが好ましい。
【００２２】
本発明のマイクロ作業ロボットにおいて、撮像信号生成部は、被写体の座標系におけるターゲットの位置を基準として、ターゲットの位置にレンズ光学部の焦点を合わせるフォーカス制御のためのフォーカス制御信号を生成し、フォーカス制御信号を撮像制御部へ出力することが好ましい。
【００２３】
本発明のマイクロ作業ロボットにおいて、撮像部はレンズ光学部を複数有し、撮像信号生成部は、被写体の座標系におけるターゲットの位置を基準として、複数のレンズ光学部のそれぞれの光軸の向きを設定し、設定された向きへと複数のレンズ光学部の光軸を移動させる光軸移動制御のための光軸移動制御信号を生成し、光軸移動制御信号を撮像制御部へ出力することが好ましい。
【００２４】
本発明のマイクロ作業ロボットにおいて、制御部は、駆動ステータス情報を生成する駆動ステータス情報生成部をさらに備え、撮像信号生成部は、駆動ステータス情報に基づく信号を入力として、撮像制御部への制御信号を生成することが好ましい。撮像信号生成部は、入力した駆動ステータス情報に基づき、操作体が撮像部の観察視野の範囲外に位置すると判断した場合には、操作体及びターゲットが観察視野の範囲内に位置するように撮像部を制御する撮像範囲移動／拡大制御のための撮像範囲制御信号を生成し、撮像範囲制御信号を撮像制御部へ出力することが好ましい。
【００２５】
本発明のマイクロ作業ロボットにおいて、撮像信号生成部は、入力した駆動ステータス情報に基づき、操作体を撮像部の観察視野の範囲外に移動させる範囲外移動制御を駆動制御部が行うと判断した場合には、操作体が観察視野の範囲外に位置する前に、範囲外移動制御が完了したときの操作体がターゲットとともに観察視野の範囲内に位置するように撮像部を制御する撮像範囲移動／拡大制御のための撮像範囲制御信号を生成し、撮像範囲制御信号を撮像制御部へ出力することが好ましい。
【００２６】
本発明のマイクロ作業ロボットにおいて、駆動信号生成部は、座標系整合部からの入力信号に基づいて駆動制御部への制御信号を生成することが好ましい。座標系整合部は、被写体の座標系に基づいて、操作体が位置すべきでない禁止領域を設定することが好ましい。駆動信号生成部は、駆動制御部が、操作体を禁止領域内に移動させる禁止領域移動制御を行った場合には、操作体を禁止領域の外に移動させる回復制御のための回復制御信号を生成し、回復制御信号を駆動制御部へ出力することが好ましい。
【００２７】
本発明のマイクロ作業ロボットにおいて、駆動信号生成部は、操作体を禁止領域に移動させる禁止領域移動入力があったと判断した場合には、操作体が禁止領域に到達する前に、操作体の移動を停止させる停止制御のための停止制御信号を生成し、停止制御信号を駆動制御部へ出力することが好ましい。
【００２８】
本発明のマイクロ作業ロボットにおいて、駆動信号生成部は、操作体が禁止領域を通過する禁止領域通過入力があったと判断した場合には、操作体が禁止領域に到達する前に、禁止領域を通過しない新たな移動経路を計算し、新たな移動経路で操作体を移動させる回避制御のための回避制御信号を生成し、回避制御信号を駆動制御部へ出力することが好ましい。
【００２９】
本発明のマイクロ作業ロボットにおいて、駆動信号生成部は、操作体を禁止領域に移動させる禁止領域移動入力があったと判断した場合には、操作体を操作する操作者及び画像データに基づき生成された表示画像の観察者の少なくとも一方に禁止領域移動入力があったことを知らせる報知制御のための制御信号を生成することが好ましい。
【００３０】
本発明のマイクロ作業ロボットにおいて、座標系整合部は、被写体の座標系を示す信号を入力として、被写体の座標系と撮像部の座標系との関連付けを行うとともに、観察画像の一部として指定されたターゲットの位置を被写体の座標系で算出し、駆動信号生成部は、被写体の座標系におけるターゲットの位置を基準として、操作体の待機位置を算出し、操作体が待機位置に移動するようにアーム部を制御する待機位置移動制御のための待機位置制御信号を生成し、待機位置制御信号を駆動制御部へ出力することが好ましい。
【００３１】
本発明のマイクロ作業ロボットにおいて、駆動信号生成部は、許可信号を入力したことを条件として、制御信号を駆動制御部へ出力することが好ましい。
【００３２】
本発明のマイクロ作業ロボットにおいて、撮像信号生成部は、許可信号を入力したことを条件として、制御信号を撮像制御部へ出力することが好ましい。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によると、撮像部と、処置具等の操作体、及び、操作体を保持するアーム部とを緊密、正確、かつ、迅速に連携して制御することができるマイクロ作業ロボットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態に係るマイクロ作業ロボットの構成を示すブロック図である。
【図２】操作体の座標系、撮像部の座標系、及び、被写体座標系の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態に係るマイクロ作業ロボットについて図面を参照しつつ詳しく説明する。
図１は、本実施形態に係るマイクロ作業ロボット１００の構成を示すブロック図である。図１に示すように、マイクロ作業ロボット１００は、撮像制御部１１、撮像部１２、駆動制御部２１、操作体２２、アーム部２３、制御部３０などを備える。
【００３６】
撮像制御部１１は撮像部１２の駆動を制御する回路である。撮像部１２は、マイクロ作業ロボット１００による作業の対象物内の被写体を観察するための少なくとも１つのレンズ光学部１３を有する。マイクロ作業ロボット１００によって、患者体内の患部の手術を行う場合、患者が対象物であり、患者体内の患部が被写体となる。レンズ光学部１３は、少なくとも１枚のレンズを有する。撮像部１２は、固体撮像素子（不図示）を有し、レンズ光学部１３のレンズを通る光が固体撮像素子の撮像面上において観察画像を結び、画像データを生成する。この観察画像は、４Ｋや８Ｋに相当する解像度を有することが好ましい。撮像制御部１１は、フォーカス制御信号を受けて、ターゲットの位置にレンズ光学部の焦点を合わせるフォーカス制御を行い、また、光軸移動制御信号を受け、操作体の位置を基準として、複数のレンズ光学部のそれぞれの光軸の向きを所定の向きに移動させる光軸移動制御を行う。
【００３７】
駆動制御部２１は、患部（被写体）の処置を行うための処置具その他の操作体２２、及び、アーム部２３の駆動を制御する。操作体２２は、被写体に接触可能に配置され、アーム部２３によって、観察画像の解像度よりも狭い間隔、すなわち前記解像度よりも細かい間隔で駆動可能となるように保持される。
【００３８】
制御部３０は、駆動信号生成部３１、駆動ステータス情報生成部３２、座標系整合部３３、撮像信号生成部３４、及び、撮像ステータス情報生成部３５を備え、駆動制御部２１と撮像制御部１１とが互いに連携して駆動するように連携制御する。駆動信号生成部３１、駆動ステータス情報生成部３２、座標系整合部３３、撮像信号生成部３４、及び、撮像ステータス情報生成部３５は、互いに独立した演算回路として構成してもよいし、１つの演算回路で構成してもよい。
【００３９】
駆動ステータス情報生成部３２は、操作体２２とアーム部２３の駆動ステータス情報を生成する。撮像信号生成部３４は、駆動ステータス情報に基づく信号を入力として、また、座標系整合部３３からの入力信号に基づいて、撮像制御部１１への制御信号を生成する。駆動ステータス情報は、例えば、操作体２２とアーム部２３それぞれの位置情報及び操作状態を含む。
座標系整合部３３は、撮像部１２の座標系と操作体２２の座標系との関連付けを行う。
【００４０】
撮像ステータス情報生成部３５は、撮像信号生成部３４からの入力信号及び撮像部１２からの入力信号に基づいて、撮像部１２の撮像ステータス情報を生成する。駆動信号生成部３１は、撮像ステータス情報に基づく信号を入力として、また、座標系整合部３３からの入力信号に基づいて、駆動制御部２１への制御信号を生成する。撮像ステータス情報には、例えば、レンズ光学部１３における、合焦状態を含む焦点情報、倍率、観察視野又は撮像範囲、及び、操作状態情報が含まれる。
【００４１】
以上のとおり、マイクロ作業ロボット１００においては、撮像部１２と、操作体２２及びアーム部２３との一方の状態（ステータス情報）に応じて、他方を制御する制御信号を生成し、撮像部１２による撮像と、操作体２２及びアーム部２３の駆動とを互いに連携して制御している。
【００４２】
撮像部１２と、操作体２２及びアーム部２３との連携制御のうち、撮像部１２の撮像ステータス情報に基づいて操作体２２及びアーム部２３を制御する例としては以下の（ａ）〜（ｃ）が挙げられる。
【００４３】
（ａ）駆動信号生成部３１は、撮像ステータス情報生成部３５から入力した撮像部１２の観察視野に関する信号に基づき、操作体２２を撮像部１２の観察視野の範囲外に移動させる範囲外移動制御を駆動制御部２１が行うと判断した場合には、操作体２２が観察視野の範囲外に位置する前に、範囲外移動制御を停止するための停止制御信号を生成し、この停止制御信号を駆動制御部２１へ出力する。これにより、操作体２２は、観察視野の範囲外に位置する前に移動を停止し、観察視野の範囲内に継続して位置するよう制御される。
【００４４】
（ｂ）駆動信号生成部３１は、撮像ステータス情報生成部３５から入力した撮像部１２の観察視野に関する信号に基づき、操作体２２が撮像部１２の観察視野の範囲外に位置すると判断した場合には、操作体２２が観察視野の範囲内に位置するようにアーム部２３を制御する操作体近接制御のための近接制御信号を生成し、この近接制御信号を駆動制御部２１へ出力する。これにより、操作体２２が観察視野の範囲外に一時的に位置したとしても観察範囲内にもどるように制御することができる。
【００４５】
（ｃ）駆動信号生成部３１は、撮像ステータス情報生成部３５から入力した撮像ステータス情報に基づき、操作体２２が撮像部１２の観察視野の範囲内に設定される待機位置に移動するようにアーム部２３を制御する待機位置移動制御のための待機位置制御信号を生成し、この待機位置制御信号を駆動制御部２１へ出力する。
【００４６】
一方、撮像部１２と、操作体２２及びアーム部２３との連携制御のうち、操作体２２とアーム部２３の駆動ステータス情報に基づいて撮像部１２を制御する例としては以下の（ｄ）〜（ｇ）が挙げられる。
【００４７】
（ｄ）撮像信号生成部３４は、駆動ステータス情報生成部３２から入力した信号に基づき、操作体２２の位置を基準として規定される所定の位置にレンズ光学部１３の焦点を合わせるフォーカス制御のためのフォーカス制御信号を生成し、このフォーカス制御信号を撮像制御部１１へ出力する。これにより、操作体２２の位置が変わっても合焦状態を維持することができる。
【００４８】
（ｅ）撮像部１２が複数のレンズ光学部１３を有する構成において、撮像信号生成部３４は、駆動ステータス情報生成部３２から入力した信号に基づき、操作体２２の位置を基準として、複数のレンズ光学部１３のそれぞれの光軸の向きを所定の向きに移動させる光軸移動制御のための光軸移動制御信号を生成し、この光軸移動制御信号を撮像制御部１１へ出力する。これにより、操作体２２の位置が変わっても複数のレンズ光学部１３の観察範囲内に位置させることができる。さらに、例えば、レンズ光学部１３を２つ設けた場合に、操作体２２の位置を基準に所望の輻輳角を設定することが可能となる。
【００４９】
（ｆ）撮像信号生成部３４は、駆動ステータス情報生成部３２から入力した信号に基づき、操作体２２を撮像部１２の観察視野の範囲外に移動させる範囲外移動制御を駆動制御部２１が行うと判断した場合には、操作体２２が観察視野の範囲外に位置する前に、範囲外移動制御が完了したときの操作体２２が観察視野の範囲内に位置するように撮像部１２を制御する撮像範囲移動／拡大制御のための撮像範囲制御信号を生成し、この撮像範囲制御信号を撮像制御部１１へ出力する。これにより、操作体２２が、継続して観察視野の範囲内に位置するように制御される。
【００５０】
（ｇ）撮像信号生成部３４は、駆動ステータス情報生成部３２から入力した信号に基づき、操作体２２が撮像部１２の観察視野の範囲外に位置すると判断した場合には、操作体２２が観察視野の範囲内に位置するように撮像部１２を制御する撮像範囲移動／拡大制御のための撮像範囲制御信号を生成し、この撮像範囲制御信号を撮像制御部１１へ出力する。これにより、操作体２２が観察視野の範囲外に一時的に位置したとしても、観察視野の拡大により観察視野内に再び位置するように制御することができる。
【００５１】
マイクロ作業ロボット１００においては、撮像部１２と、操作体２２とで互いに独立した座標系を有している。ここで、アーム部２３は操作体２２に係る座標系で位置等が定められる。また、被写体測定部４４の測定結果に基づいて被写体座標系を設定することができる。
【００５２】
座標系としては、例えば図２に示すように、操作体２２は座標系Ｘ１−Ｙ１−Ｚ１を有し、撮像部１２は座標系Ｘ２−Ｙ２−Ｚ２を有し、被写体Ｓ側では座標系Ｘ３−Ｙ３−Ｚ３が設定される。図２に示す例においては、アーム部２３の２つの先端部２３ａ、２３ｂに、操作体２２としての２つの処置具２２ａ、２２ｂがそれぞれ設けられるとともに、撮像部１２が２つのレンズ光学部１３ａ、１３ｂを介して、対象物の被写体Ｓの画像を撮像する。ここで、２つのレンズ光学部１３ａ、１３ｂは、光軸ＡＸ１、ＡＸ２をそれぞれ有し、撮像部１２は、観察軸ＡＸ０（２つのレンズ光学部１３ａ、１３ｂ全体の光軸）に沿って被写体Ｓを含む観察範囲を撮像する。
【００５３】
図２に示すように、操作体２２の座標系では、鉛直方向に沿ってＺ１方向が設定され、Ｘ１方向とＹ１方向を含むＸ１−Ｙ１面がＺ１軸に直交する。撮像部１２の座標系では、観察軸ＡＸ０に沿ってＺ２方向が設定され、Ｘ２方向とＹ２方向を含むＸ２−Ｙ２面がＺ２軸に直交する。被写体Ｓの座標系では、鉛直方向に沿ってＺ３方向が設定され、Ｘ３方向とＹ３方向を含むＸ３−Ｙ３面がＺ３軸に直交する。操作体２２の座標系におけるＸ１方向は、撮像部１２の座標系におけるＸ２方向と互いに平行となるように設定される。また、操作体２２の座標系と撮像部１２の座標系は、原点Ｏを共有しており、この共有原点Ｏは、例えば被写体Ｓ上に設定される。
【００５４】
各座標系は座標系整合部３３によって関連付けられる。撮像部１２による観察画像の解像度が４Ｋや８Ｋ相当である場合、撮像部１２の座標系、操作体２２の座標系、及び、被写体座標系は、観察画像の解像度に対応して高精度で生成されており、これに合わせて座標系の整合も高い精度で行われる。この座標の関連付けとしては、例えば以下の（１）〜（３）の方法が挙げられる。
【００５５】
（１）撮像部１２の座標系と操作体２２の座標系とで共有の原点を設定する。この原点は、図２に示す例では共有原点Ｏであり、撮像部１２の座標系（図２の場合ではＸ２−Ｙ２−Ｚ２）で位置が特定されるとともに、操作体２２の座標系（図２の場合ではＸ１−Ｙ１−Ｚ１）で位置が特定される。座標系整合部３３は、この共有原点に基づき、撮像部１２の座標系と操作体２２の座標系とを共通化する。
【００５６】
（２）座標系整合部３３は、操作体２２の座標系で位置が特定されたマーカの画像を含む画像データを用いて、撮像部１２の座標系と操作体２２の座標系との関連付けを行う。
【００５７】
（３）座標系整合部３３は、撮像部１２の座標系において撮像部１２の撮像軸、例えば、１つ又は２つ以上のレンズ光学部全体の光軸（図２の場合では観察軸ＡＸ０）に沿った方向を法線とする平面内の位置を規定する座標軸の方向と、操作体２２の座標系において操作体２２の水平面内の位置を規定する座標軸の方向とが揃うように制御するための制御信号を生成する。図２に示す例では、観察軸ＡＸ０に沿った方向を法線とする平面Ｘ２−Ｙ２面を規定するＸ２方向と、操作体２２の座標軸Ｘ１−Ｙ１−Ｚ１のうちのＸ１方向とを揃えている。座標軸を揃えるための制御信号は、駆動信号生成部３１と撮像信号生成部３４へ出力され、撮像部１２の位置及び操作体２２の基準位置の少なくとも一方を移動させることで、２つの座標軸の方向を揃える。
【００５８】
図１に示すように、マイクロ作業ロボット１００は、駆動入力部４１、制御入力部４２、被写体座標系設定部４３、被写体測定部４４、及び、撮像入力部４５を備える。これらはタッチパネル、キーボードその他の入力装置によって構成され、例えば、共通のタッチパネルでメニューの選択によって使い分ける形でもよいし、互いに独立した入力装置で構成してもよい。
【００５９】
駆動入力部４１は、操作体２２とアーム部２３の駆動条件を設定・入力するために設けられ、入力された信号は駆動信号生成部３１へ出力される。撮像入力部４５は、レンズ光学部１３を含む撮像部１２の撮像条件を設定・入力するために設けられ、入力信号は撮像信号生成部３４へ出力される。撮像入力部４５による設定には複数のレンズ光学部１３の切り替えの指示も含まれる。
【００６０】
制御入力部４２は、撮像部１２の座標系と操作体２２の座標系の関連付けや整合、撮像制御部１１と駆動制御部２１の連携制御などの制御条件を設定・入力するために設けられ、入力された信号は、駆動信号生成部３１、座標系整合部３３、及び、撮像信号生成部３４へ出力される。
【００６１】
被写体測定部４４には、撮像ステータス情報生成部３５が生成した撮像ステータス情報と、撮像部１２が撮像した画像のデータ（画像データ）とが入力される。被写体測定部４４は、撮像ステータス情報と画像データに基づいて、すなわち、画像データを入力として、画像データにおける被写体の位置を測定し、また、被写体座標を設定するための制御信号を被写体座標系設定部４３へ出力する。この制御信号を受けた被写体座標系設定部４３は、被写体測定部４４の測定結果に基づいて被写体の座標系を設定し、設定した座標系の情報を座標系整合部３３へ送出する。被写体の位置の測定は、撮像部１２にレンズ光学部１３を複数設けた場合には、これら複数のレンズ光学部１３から得られる複数の画像データに基づいて行う。
【００６２】
被写体の座標系について、座標系整合部３３は、被写体座標系設定部４３から受けた被写体の座標系を示す信号を入力として、制御入力部４２からの制御信号にしたがって、被写体の座標系と、撮像部１２の座標系、又は／及び、操作体２２の座標系との関連付けを行う。また、座標系整合部３３は、撮像部１２で得られた観察画像の一部として指定されたターゲットの位置を、被写体の座標系で算出する。この算出結果は、駆動信号生成部３１と撮像信号生成部３４へ出力される。ここで、ターゲットは、例えば、操作体２２やアーム部２３に設けられたマーク等、撮像部１２が有する固体撮像素子の所定位置の画素に関連付けられたマーク等である。
【００６３】
座標系整合部３３における算出結果を受けた撮像信号生成部３４は、被写体の座標系におけるターゲットの位置を基準として、撮像部１２の観察視野における所定位置にターゲットが位置するように、撮像部１２の観察視野を制御する視野調整制御のための視野制御信号を生成し、この視野制御信号を撮像制御部１１へ出力する。
【００６４】
さらに、撮像信号生成部３４は、被写体の座標系におけるターゲットの位置を基準として、ターゲットの位置にレンズ光学部１３の焦点を合わせるフォーカス制御のためのフォーカス制御信号を生成し、このフォーカス制御信号を撮像制御部１１へ出力する。
【００６５】
撮像部１２に複数のレンズ光学部１３を設けた構成では、撮像信号生成部３４は、被写体の座標系におけるターゲットの位置を基準として、複数のレンズ光学部１３のそれぞれの光軸の向きを設定し、設定された向きへと複数のレンズ光学部１３のそれぞれの光軸を移動させる光軸移動制御のための光軸移動制御信号を生成し、この光軸移動制御信号を撮像制御部１１へ出力する。
【００６６】
撮像信号生成部３４は、入力した駆動ステータス情報に基づき、操作体２２が撮像部１２の観察視野の範囲外に位置すると判断した場合には、操作体２２及びターゲットが観察視野の範囲内に位置するように撮像部１２を制御する撮像範囲移動／拡大制御のための撮像範囲制御信号を生成し、この撮像範囲制御信号を撮像制御部１１へ出力する。
【００６７】
撮像信号生成部３４は、入力した駆動ステータス情報に基づき、操作体２２を撮像部１２の観察視野の範囲外に移動させる範囲外移動制御を駆動制御部２１が行うと判断した場合には、操作体２２が観察視野の範囲外に位置する前に、範囲外移動制御が完了したときの操作体２２がターゲットとともに観察視野の範囲内に位置するように撮像部１２を制御する撮像範囲移動／拡大制御のための撮像範囲制御信号を生成し、この撮像範囲制御信号を撮像制御部１１へ出力する。
【００６８】
マイクロ作業ロボット１００では、操作体２２が位置すべきでない禁止領域を設定している。禁止領域の設定は、被写体の座標系に基づいて、自動的に、又は、制御入力部４２による使用者の指定によって行う。禁止領域は、例えば、被写体及びその周辺領域のうち、操作体２２が接触し、又は、所定距離内に接近することを許容できない領域である。また、操作体２２とその周囲の所定距離の領域を禁止領域としてもよい。さらに、操作体２２の待機位置として設定された領域も、待機状態以外のステータスにおいて禁止領域とすることが好ましい。
【００６９】
駆動信号生成部３１は、駆動制御部２１が、操作体２２を禁止領域内に移動させる禁止領域移動制御を行った場合には、操作体２２を禁止領域の外に移動させる回復制御のための回復制御信号を生成し、この回復制御信号を駆動制御部２１へ出力する。
【００７０】
また、駆動信号生成部３１は、駆動入力部４１又は制御入力部４２への入力において、操作体２２を禁止領域に移動させる禁止領域移動についての入力（禁止領域移動入力）があったと判断した場合には、操作体２２が禁止領域に到達する前に、操作体２２の移動を停止させる停止制御のための停止制御信号を生成し、この停止制御信号を駆動制御部２１へ出力する。
【００７１】
さらに、駆動信号生成部３１は、駆動入力部４１又は制御入力部４２への入力において、操作体２２が禁止領域を通過する禁止領域通過についての入力（禁止領域通過入力）があったと判断した場合には、操作体２２が禁止領域に到達する前に、禁止領域を通過しない新たな移動経路を計算し、新たな移動経路で操作体２２を移動させる回避制御のための回避制御信号を生成し、この回避制御信号を駆動制御部２１へ出力する。
【００７２】
また、駆動信号生成部３１は、駆動入力部４１又は制御入力部４２への入力において、操作体２２を禁止領域に移動させる禁止領域移動入力があったと判断した場合には、操作体２２を操作する操作者及び画像データに基づき生成された表示画像の観察者の少なくとも一方に、禁止領域移動入力があったことを知らせる報知制御のための制御信号を生成する。この報知制御により、例えば、観察画像を表示する画面（不図示）上に報知情報を表示したり、操作者が把持する部位に振動を生じさせたり、報知音を発生させることができる。
【００７３】
座標系整合部３３は、被写体の座標系を示す信号を入力として、被写体の座標系と撮像部１２の座標系との関連付けを行うとともに、観察画像の一部として指定されたターゲットの位置を被写体の座標系で算出し、駆動信号生成部３１は、被写体の座標系におけるターゲットの位置を基準として、操作体２２の待機位置を算出し、操作体２２が待機位置に移動するようにアーム部２３を制御する待機位置移動制御のための待機位置制御信号を生成し、この待機位置制御信号を駆動制御部２１へ出力する。
【００７４】
操作体２２が待機信号にある状態では、操作体２２を動かす許可信号の入力があるまで、操作体２２を駆動できないように設定されており、駆動信号生成部３１と撮像信号生成部３４は、許可信号が入力したことを条件として、制御信号を、駆動制御部２１と撮像制御部１１へそれぞれ出力し、操作体２２及びアーム部２３の駆動と撮像部１２による撮像とが再開する。
【００７５】
レンズ光学部１３を複数設ける場合、市販の一眼レフカメラ用レンズと同様の手法で、術者又は関係者が手動で行うようにしてもよいが、複数のレンズ光学部を予め取り付けた交換装置を設け、術者が撮像入力部４５を操作することにより交換装置を動作させてレンズ光学部を切り替えることもできる。交換装置を用いて切り替えを行った場合、現在選択されているレンズ光学部１３の情報は撮像ステータス情報生成部３５へ出力され、現在選択されているレンズ光学部１３の光学特性、例えば焦点距離、観察範囲に応じて、駆動信号生成部３１において駆動信号が生成される。このため、交換したレンズ光学部１３の光学特性に対応した制御信号に基づいて、操作体２２とアーム部２３が連携制御される。
【００７６】
本実施形態のマイクロ作業ロボット１００は、以上のように構成したことにより、撮像部１２と、操作体２２、及び、操作体２２を保持するアーム部２３とを緊密、正確、かつ、迅速に連携して制御することが可能となる。
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的又は本発明の思想の範囲内において改良又は変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上のように、本発明に係るマイクロ作業ロボットは、撮像部、操作体、及び、アーム部とを緊密、正確、かつ、迅速に連携して制御することができる点で有用である。
【符号の説明】
【００７８】
１１    撮像制御部
１２    撮像部
１３、１３ａ、１３ｂ  レンズ光学部
２１    駆動制御部
２２、２２ａ、２２ｂ  操作体
２３    アーム部
２３ａ、２３ｂ  先端部
３０    制御部
３１    駆動信号生成部
３２    駆動ステータス情報生成部
３３    座標系整合部
３４    撮像信号生成部
３５    撮像ステータス情報生成部
４１    駆動入力部
４２    制御入力部
４３    被写体座標系設定部
４４    被写体測定部
４５    撮像入力部
１００  マイクロ作業ロボット
Ｘ１−Ｙ１−Ｚ１  操作体の座標系
Ｘ２−Ｙ２−Ｚ２  撮像部の座標系
Ｘ３−Ｙ３−Ｚ３  被写体座標系
ＡＸ０  観察軸
ＡＸ１、ＡＸ２  光軸
Ｏ      原点（共有原点）
Ｓ      被写体
【要約】
【課題】撮像部と、処置具等の操作体、及び、操作体を保持するアーム部とを緊密、正確、かつ、迅速に連携して制御することができるマイクロ作業ロボットを提供する。
【解決手段】対象物内の被写体を観察するための少なくとも１つのレンズ光学部を有し、レンズ光学部を通る光が結ぶ観察画像を撮像して画像データを得る撮像部と、被写体に接触可能な操作体を、観察画像の解像度よりも狭い間隔で駆動可能に保持するアーム部と、操作体及びアーム部の駆動を制御する駆動制御部と、撮像部を制御する撮像制御部と、駆動制御部と撮像制御部とを連携制御する制御部とを備える。
【選択図】図１【図１】
0006694544.tif 000002
【図２】
0006694544.tif 000003