(57)【要約】【課題】意図しない動作を防止する操作システムを提供する。【解決手段】駆動体１００を駆動するアクチュエータ２２と、２軸以上の複数の入力を検出し、複数の入力指令を出力する動作検出部１１と、アクチュエータ２２の動作の許可・不許可を入力する認証操作検出部４１と、アクチュエータ２２の動作の許可・不許可を判定する認証処理部３４と、複数の入力指令および認証処理部３４の判定に基づいてアクチュエータ２２を制御するアクチュエータ制御部３１と、を備え、認証操作検出部４１が不許可とする入力をした場合、認証処理部３４は、アクチュエータ２２の動作を不許可と判定し、アクチュエータ制御部３１は駆動体１００が静止するようにアクチュエータ２２を制御する。【選択図】図２
2017099820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動体を駆動するアクチュエータと、
２軸以上の複数の入力を検出し、複数の入力指令を出力する動作検出部と、
前記アクチュエータの動作の許可・不許可を入力する認証操作検出部と、
前記アクチュエータの動作の許可・不許可を判定する認証処理部と、
前記複数の入力指令および前記認証処理部の判定に基づいて前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部と、を備え、
前記認証操作検出部が不許可とする入力をした場合、
前記認証処理部は、前記アクチュエータの動作を不許可と判定し、
前記アクチュエータ制御部は前記駆動体が静止するように前記アクチュエータを制御する
ことを特徴とする操作システム。
【請求項２】
前記認証操作検出部が許可とする入力をした場合、
前記認証処理部は、前記複数の入力指令が異常入力であるか否かを判定し、異常入力と判定された場合、前記アクチュエータの動作を不許可と判定し、
前記アクチュエータ制御部は前記駆動体が静止するように前記アクチュエータを制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の操作システム。
【請求項３】
前記認証処理部は、
前記入力指令をω1、ω2とした場合、
以下の式を満たす時、異常入力と判定する
ことを特徴とする請求項２に記載の操作システム。
【数１】
2017099820.tif 000010
【請求項４】
前記認証処理部は、
前記入力指令をω1、ω2、ω3とした場合、
以下の式を満たす時、異常入力と判定する
ことを特徴とする請求項２に記載の操作システム。
【数２】
2017099820.tif 000011
【請求項５】
前記認証操作検出部は、前記アクチュエータの動作の許可・不許可または不許可終了を入力し、
前記認証処理部は、前記複数の入力指令が異常入力と判定された場合、前記認証操作検出部が不許可終了とする入力をするまで、前記アクチュエータの動作を不許可と判定する、
ことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の操作システム。
【請求項６】
前記認証操作検出部は、フットスイッチであり、
前記フットスイッチが押された状態を前記アクチュエータの動作の許可とし、
前記フットスイッチが押されていない状態を前記アクチュエータの動作の不許可とする
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の操作システム。
【請求項７】
前記認証操作検出部は、フットスイッチであり、
前記フットスイッチが押された状態を前記アクチュエータの動作の許可とし、
前記フットスイッチが押されていない状態を前記アクチュエータの動作の不許可とし、
前記フットスイッチが押された状態から解放し、再度前記フットスイッチが押された状態を前記アクチュエータの動作の不許可終了とする
ことを特徴とする請求項５に記載の操作システム。
【請求項８】
前記認証操作検出部は、第１スイッチおよび第２スイッチであり、
前記第１スイッチが押された状態を前記アクチュエータの動作の許可とし、
前記第１スイッチが押されていない状態を前記アクチュエータの動作の不許可とし、
前記第２スイッチが押された状態を前記アクチュエータの動作の不許可終了とする
ことを特徴とする請求項５に記載の操作システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作システムに関し、特に保持装置に保持された鉗子や硬性鏡などの軸状体を遠隔で操作する操作システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
腹腔鏡下手術をはじめとした低侵襲医療技術を工学的な見地から研究開発し、医療の現場に役立てようとする動きが広まっている。なかでも、ロボットを用いた手術支援に関する研究開発が盛んに行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、操作者による操作に基づいた所定の指令を発するマスタマニピュレータと、前記所定の指令に従って動作するスレーブマニピュレータと、被写体の画像を取得する画像取得部と、前記操作者の前方に設置され前記画像取得部によって取得された画像を表示する表示装置と、前記表示装置に対する前記操作者の顔の向きを検出する検出手段と、前記検出手段における検出結果に基づいて前記顔の向きが前記表示装置に対して所定角度の内にあるか否かを判定し、当該判定の結果に基づいて、前記スレーブマニピュレータの動作モードを、所定の第一制御モードと、前記第一制御モードよりも動作が制限された第二制御モードとの間で相互に移行させる制御部と、を備え、前記検出手段は、前記操作者の顔と一体に移動するように前記操作者に装着可能な指標部と、前記表示装置に対して位置決めされ所定範囲内で前記指標部を検出する検出部と、を備え、前記制御部は、前記検出部における所定範囲内に前記指標部が検出されない場合には常に前記スレーブマニピュレータを前記第二制御モードで動作させ、且つ、前記所定範囲内に前記指標部が検出されない状態から前記所定範囲内に前記指標部が検出される状態へと変化した場合には前記第二制御モードから前記第一制御モードへ移行するための操作者による許可の入力待ちとなり、前記許可の入力がされた場合には前記第二制御モードから前記第一制御モードへ移行し、前記第一制御モードから前記第二制御モードへ移行したときから前記マスタマニピュレータの動作量が所定動作量以内にあるうちに前記顔の向きが前記表示装置に対して前記所定角度内となった場合には、前記許可の入力なしに前記第二制御モードから前記第一制御モードへ移行することを特徴とするマニピュレータシステムが開示されている（請求項１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５８００６１６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
術者の入力をマスタマニピュレータで検出してスレーブマニピュレータを動作させる操作システムにおいては、動作させたい方向を検出し、その方向に所定の速度で動作させるＯＮ／ＯＦＦ的な方式（特許文献１参照）と、連続的な動作の大きさや方向を検出し、スレーブマニピュレータの動作に反映させる方式とがある。直観的な操作のためには、連続的な動作の大きさや方向を検出する方式が有利である。
【０００６】
しかしながら、連続的な動作の大きさや方向を検出する方式において、センサ類を術者の体に装着して検出を行う操作システムにおいては、術者の誤動作や、センサ類を意図せず落下させてしまうなどで、意図しない過大な動作を引き起こすおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明は、意図しない動作を防止する操作システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するために、本発明に係る操作システムは、駆動体を駆動するアクチュエータと、２軸以上の複数の入力を検出し、複数の入力指令を出力する動作検出部と、前記アクチュエータの動作の許可・不許可を入力する認証操作検出部と、前記アクチュエータの動作の許可・不許可を判定する認証処理部と、前記複数の入力指令および前記認証処理部の判定に基づいて前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部と、を備え、前記認証操作検出部が不許可とする入力をした場合、前記認証処理部は、前記アクチュエータの動作を不許可と判定し、前記アクチュエータ制御部は前記駆動体が静止するように前記アクチュエータを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、意図しない動作を防止する操作システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る操作システムの構成を示す概略図である。
【図２】本実施形態に係る操作システムの構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態に係る操作システムの信号処理を示すブロック線図である。
【図４】動作認証処理部のフローチャートである。
【図５】速度指令ベクトルと閾値との関係を示すグラフであり、（ａ）は速度指令ベクトルが閾値未満の場合、（ｂ）は速度指令ベクトルが閾値より大きい場合を示す。
【図６】３自由度における入力ベクトルと閾値との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００１２】
≪本実施形態≫
＜操作システムＳ＞
本実施形態に係る操作システムＳの構成について、図１および図２を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る操作システムＳの構成を示す概略図である。図２は、本実施形態に係る操作システムＳの構成を示すブロック図である。なお、以下の説明において、本実施形態に係る操作システムＳは、術者ＯＰの動作を検出して内視鏡（硬性鏡、腹腔鏡）の視野を操作するシステムであるものとして説明する。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態に係る操作システムＳは、術者ＯＰの動作を検出する動作検出ユニット１と、内視鏡（軸状体）１００を保持する保持アームユニット２と、動作検出ユニット１で検出した術者ＯＰの動作に基づいて保持アームユニット２を制御する制御ユニット３と、認証操作入力ユニット４と、を備えて構成されている。
【００１４】
動作検出ユニット１は、術者ＯＰの頭部に装着され、術者ＯＰの頭部の動きを検出することができるようになっている。なお、動作検出ユニット１を術者ＯＰの頭部に固定する方法は、例えば、手術帽にポケットを設けて、そのポケットに動作検出ユニット１を収納する方法等があるが、これに限定されるものではない。
【００１５】
図２に示すように、動作検出ユニット１は、例えばジャイロセンサで構成される動作検出部１１を備えている。動作検出部１１は、術者ＯＰの左右方向の回転であるヨー(Yaw)軸まわりの入力速度ωGYと、術者ＯＰの上下方向の回転であるピッチ(Pitch)軸まわりの入力速度ωGPと、を検出することができるようになっている。動作検出部１１の検出信号は、制御ユニット３に送信されるようになっている。
【００１６】
認証操作入力ユニット４は、術者ＯＰの足元付近に設置されたフットスイッチ４１を備えている。フットスイッチ４１の検出信号は、制御ユニット３に送信されるようになっている。
【００１７】
図１に戻り、保持アームユニット２は、内視鏡１００を保持し、ピボット（不動点）運動を実現するＲＣＭ（Remote Center Motion；遠隔運動中心）機構を備え、不動点ＰＰを回転中心として、内視鏡１００のヨー軸まわりの回転およびピッチ軸まわりの回転をすることができる２自由度の保持装置である。なお、内視鏡１００のヨー軸は、不動点ＰＰを通る垂直な軸である。また、内視鏡１００のピッチ軸は、不動点ＰＰを通り、内視鏡１００のヨー軸および内視鏡１００の中心軸と直交する軸である。
【００１８】
図２に示すように、保持アームユニット２は、保持アーム部２１と、動力制御装置２４と、を備えている。保持アーム部２１は、アクチュエータ２２と、状態量検出部２３と、を備えている。
【００１９】
アクチュエータ２２は、保持した内視鏡１００をヨー軸まわりに回転させるヨー軸アクチュエータと、保持した内視鏡１００をピッチ軸まわりに回転させるピッチ軸アクチュエータと、を備えている。なお、アクチュエータとしては、例えば、空気圧アクチュエータを用いることができる。
【００２０】
状態量検出部２３は、保持アーム部２１の状態（アクチュエータ２２の状態）を検出し、検出信号を制御ユニット３に送信するようになっている。具体的には、ヨー軸まわりの現在位置ｑresY、ピッチ軸まわりの現在位置ｑresP、ヨー軸アクチュエータの駆動力ｆresY、ピッチ軸アクチュエータの駆動力ｆresPを検出する。なお、現在位置ｑresY，ｑresPの検出にはエンコーダを用いることができ、駆動力ｆresY，ｆresPの検出には圧力センサの値に受圧面積を乗じたものを用いることができる。
【００２１】
動力制御装置２４は、制御ユニット３からの制御信号より、アクチュエータ２２を動作させる。なお、アクチュエータ２２として空気圧アクチュエータを用いた場合、動力制御装置２４は、空気圧アクチュエータの空気圧の流れ方向を制御する方向制御器を用いることができ、制御ユニット３から制御信号として方向制御器のバルブへの印加電圧ｕY，ｕPが入力される。
【００２２】
制御ユニット３は、制御部３１と、入出力部３５と、を備えている。制御部３１は、参照入力生成部３２と、フィードバック制御部３３と、動作認証処理部３４と、を備えている。
【００２３】
制御部３１は、入出力部３５を介して、動作検出ユニット１の動作検出部１１からの検出信号（入力速度ωGY，ωGP）および保持アームユニット２の状態量検出部２３からの検出信号（現在位置ｑresY，ｑresP、駆動力ｆresY，ｆresP）、フットスイッチ４１からの検出信号が入力され、動力制御装置２４への制御信号（印加電圧ｕY，ｕP）を出力する。
【００２４】
制御ユニット３の制御部３１について、図３を用いてさらに説明する。図３は、本実施形態に係る操作システムＳの信号処理を示すブロック線図である。
【００２５】
参照入力生成部３２は、動作検出ユニット１の動作検出部１１からの検出信号（入力速度ωGY，ωGP）に重み付けをして、保持アームユニット２に保持された内視鏡１００のヨー軸まわりの回転速度の目標値である参照入力速度ｑdrefYおよび内視鏡１００のピッチ軸まわりの回転速度である参照入力速度ｑdrefPを生成する。
【００２６】
フィードバック制御部３３は、参照入力生成部３２からの参照入力速度ｑdrefY，ｑdrefP、保持アームユニット２の状態量検出部２３からの検出信号（現在位置ｑresY，ｑresP、駆動力ｆresY，ｆresP）に基づいて、動力制御装置２４への制御信号（印加電圧ｕY，ｕP）を生成する。具体的には、フィードバック制御部３３は、位置制御器３３１と、減算器３３２と、駆動力制御器３３３と、を備えている。
【００２７】
位置制御器３３１は、参照入力生成部３２の参照入力速度ｑdrefYを積分して目標位置ｑrefYを生成する。また、状態量検出部２３の現在位置ｑresYの今回値と前回値の差から内視鏡１００のヨー軸まわりの回転速度ｑdresYを生成する。そして、現在位置ｑresYが目標位置ｑrefYに近づくように、回転速度ｑdresYが参照入力速度ｑdrefYに近づくように駆動力参照値ｆrefYを生成する。ここで、位置偏差に係るゲインをＫpとし、速度偏差に係るゲインをＫdとすると、駆動力参照値ｆrefYは以下の式で表すことができる。
ｆrefY＝Ｋp（ｑdrefY−ｑdresY）＋Ｋd（ｑrefY−ｑresY）
また、位置制御器３３１は、参照入力生成部３２の参照入力速度ｑdrefPを積分して目標位置ｑrefPを生成する。また、状態量検出部２３の現在位置ｑresPの今回値と前回値の差から内視鏡１００のピッチ軸まわりの回転速度ｑdresPを生成する。そして、現在位置ｑresPが目標位置ｑrefPに近づくように、回転速度ｑdresPが参照入力速度ｑdrefPに近づくように駆動力参照値ｆrefPを生成する。ここで、位置偏差に係るゲインをＫpとし、速度偏差に係るゲインをＫdとすると、駆動力参照値ｆrefPは以下の式で表すことができる。
ｆrefP＝Ｋp（ｑdrefP−ｑdresP）＋Ｋd（ｑrefP−ｑresP）
なお、ゲインＫp，Ｋdは、ヨー軸とピッチ軸で異なっていてもよく、同じでもよい。
【００２８】
減算器３３２は、位置制御器３３１の駆動力参照値ｆrefYと、状態量検出部２３の駆動力ｆresYと、が入力され、駆動力参照値ｆrefYと駆動力ｆresYとの差（ｆrefY−ｆresY）を生成し、駆動力制御器３３３に出力する。また、減算器３３２は、位置制御器３３１の駆動力参照値ｆrefPと、状態量検出部２３の駆動力ｆresPと、が入力され、駆動力参照値ｆrefPと駆動力ｆresPとの差（ｆrefP−ｆresP）を生成し、駆動力制御器３３３に出力する。
【００２９】
駆動力制御器３３３は、減算器３３２の駆動力参照値ｆrefYと駆動力ｆresYとの差（ｆrefY−ｆresY）から、動力制御装置２４（方向制御器のバルブ）への制御信号（印加電圧ｕY）を生成する。また、駆動力制御器３３３は、減算器３３２の駆動力参照値ｆrefPと駆動力ｆresPとの差（ｆrefP−ｆresP）から、動力制御装置２４（方向制御器のバルブ）への制御信号（印加電圧ｕP）を生成する。
【００３０】
このように、制御ユニット３は、動作検出ユニット１（動作検出部１１）で検出した術者ＯＰの動作（入力速度ωGY，ωGP）に後述する重み付けをした参照入力速度ｑdrefY，ｑdrefPで保持アームユニット２に保持された内視鏡１００をピボット運動させることができる（図１参照）。
【００３１】
動作認証処理部３４は、保持アームユニット２を実際に動作させるか否かを判定処理する。動作認証処理部３４の処理について図４を用いて説明する。図４は、動作認証処理部３４のフローチャートである。
【００３２】
ステップＳ１０１において、動作認証処理部３４は動作検出部１１からの入力があるか否かを判定する。動作検出部１１からの入力がある場合（Ｓ１０１・Ｙｅｓ）、動作認証処理部３４の処理はステップＳ１０２に進む。一方、動作検出部１１からの入力がない場合（Ｓ１０１・Ｎｏ）、動作認証処理部３４の処理はステップＳ１０１を繰り返す。
【００３３】
ステップＳ１０２において、動作認証処理部３４はフットスイッチ４１が押されているか否かを判定する。フットスイッチ４１が押されている場合（Ｓ１０２・Ｙｅｓ）、動作認証処理部３４の処理はステップＳ１０３に進む。一方、フットスイッチ４１が押されていない場合（Ｓ１０２・Ｎｏ）、動作認証処理部３４の処理はステップＳ１０５に進む。
【００３４】
ステップＳ１０３において、動作認証処理部３４は動作検出部１１からの入力が異常入力であるか否かを判定する。なお、異常入力とは、術者ＯＰの意図しない過大な動作のことであり、異常入力か否かの判定の詳細は後述する。異常入力である場合（Ｓ１０３・Ｙｅｓ）、動作認証処理部３４の処理はステップＳ１０６に進む。一方、異常入力でない場合（Ｓ１０３・Ｎｏ）、動作認証処理部３４の処理はステップＳ１０４に進む。
【００３５】
ステップＳ１０４において、動作認証処理部３４は「動作許可」と判定する。そして、動作認証処理部３４の処理はステップＳ１０１に戻る。なお、「動作許可」と判定された場合、制御部３１は、入力速度ωGY,ωGP（参照入力速度ｑdrefY，ｑdrefP）に基づいて、図３に示す演算処理に沿ってアクチュエータ２２を制御する。
ステップＳ１０５において、動作認証処理部３４は「動作不許可」と判定する。そして、動作認証処理部３４の処理はステップＳ１０１に戻る。
【００３６】
ステップＳ１０６において、動作認証処理部３４は「動作不許可」と判定する。そして、動作認証処理部３４の処理はステップＳ１０７に進む。
【００３７】
なお、「動作不許可」と判定された場合、制御部３１は、入力速度ωGY,ωGP（参照入力速度ｑdrefY，ｑdrefP）に基づく制御を行わず、内視鏡１００が「動作不許可」と判定された時点での位置で静止するようにアクチュエータ２２を制御する。具体的には、図３に示す演算処理において、入力フィードバック制御部３３（位置制御器３３１）に入力する参照入力速度ｑdrefY，ｑdrefPを遮断する（０とする）。または、動作検出部１１から参照入力生成部３２に入力する入力速度ωGY,ωGPを遮断して（０とする）、参照入力生成部３２から出力される参照入力速度ｑdrefY，ｑdrefPを０としてもよい。これにより、制御部３１のフィードバック制御部３３は、内視鏡１００がその位置を維持するように制御する。
【００３８】
ステップＳ１０７において、動作認証処理部３４はフットスイッチ４１を所定のリセット操作がされたか否かを判定する。なお、所定のリセット操作とは、例えば、フットスイッチ４１を一度解放してから再度押す操作や、連続して２回フットスイッチ４１を押す操作等を用いることができる。なお。フットスイッチ４１とは別にリセット用のフットスイッチを設けて、それを操作することによりリセット操作をされたと判定してもよい。所定のリセット操作がされた場合（Ｓ１０７・Ｙｅｓ）、動作認証処理部３４の処理はステップＳ１０１に戻る。一方、所定のリセット操作がされていない場合（Ｓ１０７・Ｎｏ）、動作認証処理部３４の処理はステップＳ１０７を繰り返す。
【００３９】
本実施形態に係る操作システムＳによれば、フットスイッチ４１を入力していない状態では、（Ｓ１０２・Ｎｏ→Ｓ１０５）に示すように、保持アームユニット２のアクチュエータ２２が動作検出部１１の検出信号によって動作せず、保持アームユニット２が保持している内視鏡１００がその位置を維持するように動作する。
【００４０】
一方、フットスイッチ４１を入力している場合には、（Ｓ１０２・Ｙｅｓ→・・・→Ｓ１０４）に示すように、動作検出部１１の検出信号によって保持アームユニット２のアクチュエータ２２を動作させるようになっている。このように、術者ＯＰがフットスイッチ４１の入力の有無を切り替えることにより、動作検出部１１を取り付けた術者ＯＰの頭部の動きに内視鏡１００の動きを追従させるか否かを容易に選択することができるので、術者ＯＰの意図に沿って内視鏡１００を動かすことができる。
【００４１】
一方、フットスイッチ４１を入力している場合であっても、術者ＯＰの意図しない入力である異常入力と判定された場合には、保持アームユニット２のアクチュエータ２２が動作検出部１１の検出信号によって動作せず、保持アームユニット２が保持している内視鏡１００がその位置を維持するように動作する（Ｓ１０３・Ｙｅｓ→Ｓ１０６）。これにより、例えば、動作検出部１１を落下させることにより術者ＯＰの意図しない入力が動作検出部１１で検出されたとしても、内視鏡１００の過大な動作を防止することができる。
【００４２】
そして、異常入力と判定された後は、所定のリセット操作（不許可終了）がなされるまで、アクチュエータ２２の動作を不許可のままとする。これにより、術者ＯＰが明示的にリセット操作を行うまで保持アームユニット２が保持している内視鏡１００がその位置を維持する。これにより、例えば、動作検出部１１を落下させて異常入力と判定された場合、その後の動作検出部１１を拾い上げる動作の際にフットスイッチ４１が押されたままであったとしても、内視鏡１００がその位置を維持するので、術者ＯＰの意図しない内視鏡１００の動作を防止することができる。
【００４３】
＜異常判定処理＞
次に、ステップＳ１０３における異常判定処理について説明する。
【００４４】
閾値の判定は、単軸ごとにおこなってもよい。即ち、動作検出部１１からの入力速度ωGYが閾値αより大きい、または、入力速度ωGPが閾値βより大きい場合、異常と判定する。
【００４５】
また、２軸のベクトルの合成値を基に行ってもよい。図５は、速度指令ベクトルωcmdと閾値Ｒとの関係を示すグラフであり、（ａ）は速度指令ベクトルωcmdが閾値Ｒ未満の場合、（ｂ）は速度指令ベクトルωcmdが閾値Ｒより大きい場合を示す。
【００４６】
ここで、横軸がヨー、縦軸がピッチである。ここで、入力ベクトルωcmdの大きさは、以下の式（１）で表すことができ、入力ベクトルωcmdの方向を示す水平を基準とした角度θは、式（２）で表すことができる。
【００４７】
【数１】
2017099820.tif 000003
【００４８】
なお、式（２）におけるａｒｃｔａｎ２（）関数は、以下の関係を有するものとする。
【００４９】
【数２】
2017099820.tif 000004
【００５０】
ここで、左右方向（ヨー軸回転方向）の閾値をαmaxとし、上下方向（ピッチ軸回転方向）の閾値をβmaxとし、αmaxを第１軸の半径とし、βmaxを第２軸の半径とする楕円弧Ｅを定義する。なお、図５の例では「βmax＞αmax」となっているが、大小関係はこれに限定されるものではない。
【００５１】
閾値Ｒは、入力ベクトルωcmdと向き（角度θ）が等しく、かつ、楕円弧Ｅ上にあるようにする。楕円の式から、入力ベクトルＲの大きさは、以下の式（３）で表すことができる。
【００５２】
【数３】
2017099820.tif 000005
【００５３】
以上より、式（１）で示す入力ベクトルωcmdと、式（３）で示す閾値Ｒが、以下の式（４）を所定時間満たす時、異常入力であると判定する。なお、所定時間とするのは、ノイズによる影響を除外するためであり、制御部３１の演算処理クロックの数回分をみればよい。
【００５４】
【数４】
2017099820.tif 000006
【００５５】
以上のように、本実施形態に係る操作システムＳによれば、図５（ｂ）に示すように、ωcmd＜αmaxかつωcmd＜βmaxであっても、式（４）を満たせば、換言すれば図５（ｂ）のように入力ベクトルωcmdが楕円弧Ｅを超えれば、異常入力と判定する。これにより、術者ＯＰの意図しない異常入力を好適に判断することができる。
【００５６】
≪変形例≫
なお、本実施形態に係る操作システムＳは、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
【００５７】
本実施形態に係る操作システムＳは、２自由度の場合について説明したが、これに限られるものではない。図６は、３自由度における入力ベクトルωcmdと閾値Ｒとの関係を示す図である。例えば、左右方向（軸状体を差し込む方向と直交する軸）、上下方向（軸状体を差し込む方向と直交するもう一方の軸）、前後方向（軸状体を差し込む方向の軸）について、左右方向の閾値をαmaxとし、上下方向の閾値をβmaxとし、前後方向の閾値をγmaxとして、軸半径がαmax、βmax、γmaxとなる楕円体を考える。
【００５８】
動作検出部１１で検出した左右方向の入力信号、上下方向の入力信号、前後方向の入力信号をそれぞれ、ωGx、ωGy、ωGzとすると、入力ベクトルの大きさは式（５）となり、角度θおよび角度φは、式（６）および式（７）で表すことができる。
【００５９】
【数５】
2017099820.tif 000007
【００６０】
閾値Ｒの大きさは、式（８）で表すことができる。
【００６１】
【数６】
2017099820.tif 000008
【００６２】
以上より、式（５）で示す入力ベクトルωcmdと、式（８）で示す閾値Ｒが、以下の式（９）を所定時間満たす時、異常入力であると判定する。
【００６３】
【数７】
2017099820.tif 000009
【００６４】
このように、本実施形態に係る操作システムＳは、３自由度の場合についても適用することができ、同様に、多自由度の操作システムについても適用することができる。
【００６５】
また、本実施形態に係る操作システムＳは、内視鏡１００の操作システムＳであるものとして説明したが、これに限られるものではなく、マスタースレーブ型の操作システム全般に広く適用することができる。
【００６６】
保持アームユニット２のアクチュエータ２２は、例えば、空気圧アクチュエータを用いるものとして説明したが、これに限定されるものではない。電動アクチュエータを用いてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
Ｓ        操作システム
１        動作検出ユニット
１１      動作検出部
２        保持アームユニット
２１      保持アーム部
２２      アクチュエータ
２３      状態量検出部
２４      動力制御装置
３        制御ユニット
３１      制御部（アクチュエータ制御部）
３２      参照入力生成部（アクチュエータ制御部）
３３      フィードバック制御部（アクチュエータ制御部）
３３１    位置制御器
３３２    減算器
３３３    駆動力制御器
３４      動作認証処理部（認証処理部）
３５      入出力部
４        認証操作入力ユニット（認証操作検出部）
４１      フットスイッチ（認証操作検出部）
ＯＰ      術者
ＰＰ      不動点
１００    内視鏡（駆動体）
ωG        入力速度（入力指令）
【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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