手術(shù)器械及其控制方法
【專利摘要】一種手術(shù)器械，包括：打開和閉合的末端執(zhí)行器；操作單元，其沿第一方向操作末端執(zhí)行器，使得末端執(zhí)行器向?qū)ο笪锸┘幼饔昧?；握持檢測(cè)單元，其獲取用于確定末端執(zhí)行器是否向?qū)ο笪锸┘幼饔昧Φ男畔?；?qū)動(dòng)單元，其驅(qū)動(dòng)末端執(zhí)行器，以打開和閉合末端執(zhí)行器；以及控制單元，其基于輸入到操作單元的信息來(lái)控制驅(qū)動(dòng)單元。當(dāng)控制單元基于由握持檢測(cè)單元獲取的信息確定末端執(zhí)行器向?qū)ο笪锸┘幼饔昧r(shí)，控制單元在沿操作單元的第一方向的第一可動(dòng)范圍內(nèi)設(shè)置預(yù)定范圍的作用力增大區(qū)，在第一可動(dòng)范圍的剩余區(qū)域中設(shè)置不靈敏區(qū)，控制驅(qū)動(dòng)單元使得在作用力增大區(qū)中作用力針對(duì)操作單元的操作量以固定的斜率增大，并且控制驅(qū)動(dòng)單元使得在不靈敏區(qū)中不管操作單元的操作量多大，作用力保持固定。
【專利說(shuō)明】手術(shù)器械及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有打開和閉合的末端執(zhí)行器的手術(shù)器械及其控制方法。
[0002]本發(fā)明要求2012年2月16日提交的日本專利申請(qǐng)N0.2012-031959和2011年8月4日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)N0.61/515203的優(yōu)先權(quán)，此處以引證的方式將這些專利申請(qǐng)的內(nèi)容并入于此。
【背景技術(shù)】
[0003]在醫(yī)療領(lǐng)域中，已知各種手術(shù)器械。具有打開和閉合的末端執(zhí)行器的手術(shù)器械被認(rèn)為是這樣的手術(shù)器械中的一種。因?yàn)槟┒藞?zhí)行器用于握持(grip)或排斥體組織，所以重要的是適當(dāng)控制末端執(zhí)行器施加于體組織的作用力(諸如握持力或脫位力(displacingforce)等)。
[0004]專利文獻(xiàn)I公開了一種用馬達(dá)來(lái)驅(qū)動(dòng)作為末端執(zhí)行器的握持器的機(jī)械手系統(tǒng)，作為手術(shù)器械。在該機(jī)械手系統(tǒng)中，基于握持開始估計(jì)觀察器的輸出，來(lái)識(shí)別握持開始角度。執(zhí)行控制，使得在開始握持之后握持力增大，并且在握持器的打開角度達(dá)到最大程度的閉合角時(shí)實(shí)現(xiàn)期望的握持力。
[0005]引用列表
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007][專利文獻(xiàn)I]:日本特開第2010-076012號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的問題
[0009]在專利文獻(xiàn)I中描述的機(jī)械手系統(tǒng)中，在操作單元的板柄被拉到最大程度時(shí)，握持力被調(diào)節(jié)為達(dá)到最大握持力。因此，當(dāng)改變要待握持的物體的尺寸時(shí)，存在的問題在于握持力相對(duì)于握持器上操作量的變化的斜率改變，由此改變了手術(shù)者的操作感。
[0010]考慮到上述情況做出本發(fā)明，并且本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種在不改變手術(shù)者的使用感的情況下可以適當(dāng)控制末端執(zhí)行器上的作用力的手術(shù)器械及其控制方法。
[0011]解決問題的手段
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種手術(shù)器械包括:打開和閉合的末端執(zhí)行器；操作單元，該操作單元被構(gòu)造為沿第一方向操作所述末端執(zhí)行器，使得所述末端執(zhí)行器向?qū)ο笪锸┘幼饔昧Γ晃粘謾z測(cè)單元，該握持檢測(cè)單元被構(gòu)造為獲取用于確定所述末端執(zhí)行器是否向所述對(duì)象物施加了作用力的信息；驅(qū)動(dòng)單元，該驅(qū)動(dòng)單元被構(gòu)造為驅(qū)動(dòng)所述末端執(zhí)行器，以打開和閉合所述末端執(zhí)行器；以及控制單元，該控制單元被構(gòu)造為基于輸入到所述操作單元的信息來(lái)控制所述驅(qū)動(dòng)單元；當(dāng)所述控制單元基于由所述握持檢測(cè)單元獲取的信息確定所述末端執(zhí)行器向所述對(duì)象物施加了作用力時(shí)，所述控制單元在沿所述操作單元的第一方向的第一可動(dòng)范圍內(nèi)設(shè)置預(yù)定范圍的作用力增大區(qū)，在所述第一可動(dòng)范圍的剩余區(qū)域內(nèi)設(shè)置不靈敏區(qū)，控制所述驅(qū)動(dòng)單元，使得在所述作用力增大區(qū)中作用力相對(duì)于所述操作單元的操作量以固定的斜率增大，并且控制所述驅(qū)動(dòng)單元，使得在所述不靈敏區(qū)中不管所述操作單元的操作量多大，作用力保持固定。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在第一方面中，所述作用力增大區(qū)可以設(shè)置在所述第一可動(dòng)范圍內(nèi)的所述第一方向上的初始區(qū)域中。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在第一方面或第二方面中，所述握持檢測(cè)單元可以包括對(duì)所述末端執(zhí)行器進(jìn)行攝像的照相機(jī)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的第四方面，在第一方面至第三方面中的任意一個(gè)方面中，所述握持檢測(cè)單元可以包括檢測(cè)所述作用力的力傳感器。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的第五方面，在第一方面至第四方面中的任意一個(gè)方面中，所述操作單元的所述第一可動(dòng)范圍可以被設(shè)置為大于所述末端執(zhí)行器的可動(dòng)范圍。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的第六方面，在第二方面中，在沿第二方向操作所述操作單元時(shí)所述作用力可以減小，并且當(dāng)可以沿所述第二方向操作所述操作單元時(shí)，所述控制單元可以在所述操作單元的所述第二方向的第二可動(dòng)范圍內(nèi)將預(yù)定范圍的作用力減小區(qū)設(shè)置為所述第二方向上的初始區(qū)域，并且可以控制所述驅(qū)動(dòng)單元，使得在所述作用力減小區(qū)中所述作用力相對(duì)于所述操作單元的操作量以固定的斜率減小。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的第七方面，一種手術(shù)器械的控制方法，該手術(shù)器械具有打開和閉合的末端執(zhí)行器和被構(gòu)造為沿第一方向操作所述末端執(zhí)行器使得所述末端執(zhí)行器向?qū)ο笪锸┘幼饔昧Φ牟僮鲉卧隹刂品椒òㄒ韵虏襟E:反復(fù)地確定所述末端執(zhí)行器是否向所述對(duì)象物施加了作用力；當(dāng)確定所述末端執(zhí)行器向所述對(duì)象物施加了作用力時(shí)，在沿所述操作單元的第一方向的第一可動(dòng)范圍內(nèi)設(shè)置預(yù)定范圍的作用力增大區(qū)，在所述第一可動(dòng)范圍的剩余區(qū)域中設(shè)置不靈敏區(qū)；使得在所述作用力增大區(qū)中作用力相對(duì)于所述操作單元的操作量以固定的斜率增大；并且在所述不靈敏區(qū)中不管所述操作單元的操作量多大，使作用力保持固定。
`[0019]本發(fā)明的有益效果
[0020]根據(jù)手術(shù)器械及其控制方法，可以在不改變手術(shù)者的使用感的同時(shí)適當(dāng)控制末端執(zhí)行器上的作用力。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是示意性例示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的醫(yī)療主從機(jī)械手的構(gòu)造的圖。
[0022]圖2是例示醫(yī)療主從機(jī)械手的握持部的放大圖。
[0023]圖3是示意性例示醫(yī)療主從機(jī)械手中從臂遠(yuǎn)端的結(jié)構(gòu)的圖。
[0024]圖4是例示醫(yī)療主從機(jī)械手中機(jī)械手控制器、從臂遠(yuǎn)端和治療工具的功能關(guān)系的框圖。
[0025]圖5是例示末端執(zhí)行器操作部上的操作與治療工具的作用部的移動(dòng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖。
[0026]圖6是例示作用部握持對(duì)象物的狀態(tài)的圖。
[0027]圖7是例示醫(yī)療主從機(jī)械手中開閉構(gòu)件的打開角度、末端執(zhí)行器的打開角度和握持力的關(guān)系的曲線圖的示例。
[0028]圖8是例示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的醫(yī)療主從機(jī)械手中機(jī)械手控制器、從臂遠(yuǎn)端和治療工具的功能關(guān)系的框圖。
[0029]圖9是例示醫(yī)療主從機(jī)械手中開閉構(gòu)件的打開角度、末端執(zhí)行器的打開角度和握持力的關(guān)系的曲線圖的示例。
[0030]圖10是例示根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的醫(yī)療主從機(jī)械手中開閉構(gòu)件的打開角度、末端執(zhí)行器的打開角度和握持力的關(guān)系的曲線圖的示例。
[0031]圖11是例示根據(jù)醫(yī)療主從機(jī)械手的修改例的開閉構(gòu)件的打開角度、末端執(zhí)行器的打開角度和握持力的關(guān)系的曲線圖的示例。
[0032]圖12是例示根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的醫(yī)療主從機(jī)械手中末端執(zhí)行器操作部上的操作與治療工具的作用部的移動(dòng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖。
[0033]圖13是例示作用部按壓對(duì)象物的狀態(tài)的圖。
[0034]圖14是例示醫(yī)療主從機(jī)械手中開閉構(gòu)件的打開角度、末端執(zhí)行器的打開角度和握持力的關(guān)系的曲線圖的示例。
[0035]圖15是例示根據(jù)本發(fā)明的修改例的醫(yī)療主從機(jī)械手中機(jī)械手控制器、從臂遠(yuǎn)端和治療工具的功能關(guān)系的框圖。
【具體實(shí)施方式】[0036]下文中，將描述本發(fā)明的第一實(shí)施方式。圖1是例示醫(yī)療主從機(jī)械手(下文中簡(jiǎn)稱為“主從機(jī)械手”)I的圖，該醫(yī)療主從機(jī)械手是根據(jù)本實(shí)施方式的手術(shù)器械。主從機(jī)械手I包括具有主臂21并且輸出操作指令的主輸入單元2和具有從臂31的從機(jī)械手3。主從機(jī)械手I遠(yuǎn)程控制從臂31，以聽從由手術(shù)者(用戶)0p進(jìn)行的對(duì)主臂21的操作。來(lái)自主臂21的操作指令被發(fā)送到控制單元4的主控制器41，并且被輸入到機(jī)械手控制器42。此后，動(dòng)作信號(hào)從機(jī)械手控制器42被發(fā)送到從機(jī)械手3并且從臂31移動(dòng)。
[0037]如圖1所示，從機(jī)械手3安裝在上面放置患者P的手術(shù)臺(tái)100上并且包括多個(gè)從臂31。各個(gè)從臂具有多個(gè)多自由度關(guān)節(jié)并且可以多軸向移動(dòng)。多自由度關(guān)節(jié)由未示出的動(dòng)力單元分別驅(qū)動(dòng)。例如，具有包括增量編碼器或減速器的伺服機(jī)構(gòu)的馬達(dá)(伺服馬達(dá))可以用作動(dòng)力單元。
[0038]多個(gè)從臂31中的一個(gè)從臂設(shè)置有未示出的觀察裝置(諸如拍攝與操作目標(biāo)部位有關(guān)的手術(shù)區(qū)的圖像的內(nèi)窺鏡等)，并且另一個(gè)從臂設(shè)置有后面要描述的執(zhí)行各種處理的治療工具?？梢赃m當(dāng)選擇已知的觀察裝置用作觀察裝置。各個(gè)從臂包括驅(qū)動(dòng)治療工具等的驅(qū)動(dòng)源。例如，伺服馬達(dá)可以用作驅(qū)動(dòng)源。在以下描述中，從臂當(dāng)中的設(shè)置有治療工具的從臂也可以被稱作“用于處理的從臂”。
[0039]主輸入單元2包括用于由手術(shù)者Op操作的多個(gè)主臂21和上面顯示由觀察裝置獲取的圖像的顯示單元22。各個(gè)主臂21具有可以多軸向移動(dòng)的已知構(gòu)造并且在靠近手術(shù)者Op的稍端處具有由手術(shù)者握持的握持部(操作單元)21A。顯示單元22由已知的顯示器等構(gòu)成并且顯示由觀察裝置獲取的手術(shù)區(qū)的圖像。在本實(shí)施方式中，具有與視差對(duì)應(yīng)的差別的兩個(gè)圖像被投影到顯示單元22上，并且手術(shù)者Op可以通過使用具有偏光機(jī)構(gòu)或快門機(jī)構(gòu)等的已知3D眼鏡101來(lái)立體地觀看圖像。
[0040]圖2是握持部21A的放大圖。握持部21A包括用于由手術(shù)者Op握持的握持體25和用于由手術(shù)者打開和閉合的末端執(zhí)行器操作部(操作單元)26。[0041]手術(shù)者Op用其手對(duì)握持體25進(jìn)行握持。當(dāng)握持部21A的位置和方位隨著腕、肘和肩的移動(dòng)而改變時(shí)，主臂21的關(guān)節(jié)隨著握持體25的位置和方位的改變而移動(dòng)。關(guān)節(jié)的移動(dòng)量由設(shè)置在關(guān)節(jié)附近的位置檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)，并且與移動(dòng)量對(duì)應(yīng)的操作信號(hào)被輸入到主控制器41。此后，響應(yīng)于從機(jī)械手控制器42發(fā)送的信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)與主臂對(duì)應(yīng)的從臂31，并且附接到從臂的治療工具的末端執(zhí)行器的位置和方位對(duì)應(yīng)于握持體25的位置和方位。
[0042]末端執(zhí)行器操作部26包括基部26a和相對(duì)于基部26a以相同角度開閉的一對(duì)開閉構(gòu)件26b和26c。開閉構(gòu)件26b和26c關(guān)于基部26a的打開角度由諸如未不出的編碼器等的檢測(cè)裝置檢測(cè)并且發(fā)送到主控制器41。
[0043]圖3是示意性地例示治療用從臂31的遠(yuǎn)端的結(jié)構(gòu)的圖。治療工具50被裝到治療用從臂31的遠(yuǎn)端。在本實(shí)施方式中，治療工具50可拆卸地裝到治療用從臂31，但也可以不必裝卸。
[0044]從指向患者P體腔的遠(yuǎn)端到連接治療用從臂31的近端，治療工具50順序包括作用部(末端執(zhí)行器)51、驅(qū)動(dòng)連桿(driving link)52和驅(qū)動(dòng)部53。驅(qū)動(dòng)連桿52和驅(qū)動(dòng)部53包含在筒狀殼體(chassis) 54中。
[0045] 作用部51包括例如可以打開和閉合的一對(duì)爪51A和51B。當(dāng)閉合這一對(duì)爪時(shí)，作用部將諸如體組織或曲針等的對(duì)象物插入并握持在該對(duì)爪之間并且向?qū)ο笪锸┘游粘至?作用力)。驅(qū)動(dòng)部53是棒狀構(gòu)件并且在治療工具50連接到從臂31時(shí)驅(qū)動(dòng)部53連接到從臂31中的驅(qū)動(dòng)桿(后面要描述)。驅(qū)動(dòng)部53憑借從驅(qū)動(dòng)桿傳遞的驅(qū)動(dòng)力，沿殼體54的軸方向使驅(qū)動(dòng)連桿52的原節(jié)前進(jìn)或后退。因此，驅(qū)動(dòng)部53打開和閉合作用部51。驅(qū)動(dòng)連桿52連接作用部51和驅(qū)動(dòng)部53，并且可以使用已知的連桿機(jī)構(gòu)。
[0046]驅(qū)動(dòng)桿34、線性編碼器35、線性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)36和馬達(dá)(驅(qū)動(dòng)單元)37設(shè)置在從臂31的遠(yuǎn)端。線性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)36具有包括滾珠螺桿36a和線性驅(qū)動(dòng)塊36b的已知構(gòu)造并且將馬達(dá)37的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)轉(zhuǎn)換為線性驅(qū)動(dòng)塊36b的前進(jìn)或后退移動(dòng)，該前進(jìn)和后退移動(dòng)開閉作用部51。驅(qū)動(dòng)桿34的近端連接到線性驅(qū)動(dòng)塊36b，隨著線性驅(qū)動(dòng)塊36b的前進(jìn)或后退沿驅(qū)動(dòng)桿長(zhǎng)度方向前進(jìn)或后退，以使所連接的治療工具50的驅(qū)動(dòng)部53前進(jìn)或后退。驅(qū)動(dòng)桿34的移動(dòng)量由線性編碼器35檢測(cè)。
[0047]圖4是例示機(jī)械手控制器42、從臂31遠(yuǎn)端和治療工具50的功能關(guān)系的框圖。因此，未示出到除了機(jī)械手控制器42和從臂遠(yuǎn)端之外的關(guān)節(jié)的連接。
[0048]對(duì)治療工具50的作用部51的狀態(tài)進(jìn)行攝像的照相機(jī)(握持檢測(cè)單元)61和基于輸入到握持部21A的輸入信息來(lái)控制馬達(dá)37的驅(qū)動(dòng)的馬達(dá)控制器62設(shè)置在從臂31的遠(yuǎn)端。照相機(jī)61和馬達(dá)控制器62連接到機(jī)械手控制器42。照相機(jī)61以預(yù)定時(shí)間間隔(諸如數(shù)十毫秒(msec))對(duì)作用部51進(jìn)行攝像，并且將獲取的圖像順序發(fā)送到機(jī)械手控制器42，作為用于確定作用部51是否握持對(duì)象物的信息。馬達(dá)控制器62響應(yīng)于來(lái)自機(jī)械手控制器42的指令來(lái)控制施加于馬達(dá)37的電流值和電流施加時(shí)間，并且控制馬達(dá)37中產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力的大小和驅(qū)動(dòng)時(shí)間。
[0049]下面將描述具有上述構(gòu)造的主從機(jī)械手I的操作。
[0050]手術(shù)者Op操作主臂21，以使對(duì)應(yīng)的治療用從臂31移動(dòng)并且使所裝治療工具50的作用部51接近諸如體組織或曲針等的握持對(duì)象物。當(dāng)手術(shù)者在握持對(duì)象物位于作用部51的一對(duì)爪51A和51B之間的狀態(tài)下握持末端執(zhí)行器操作部26的開閉構(gòu)件26b和26c時(shí)，由開閉構(gòu)件26b和26c形成的角度(打開角度)逐漸減小。該變化被傳遞給主控制器41和機(jī)械手控制器42，作為檢測(cè)裝置的檢測(cè)值。機(jī)械手控制器42基于末端執(zhí)行器操作部26的狀態(tài)和從照相機(jī)61發(fā)送的圖像生成要發(fā)送到馬達(dá)控制器62的控制信號(hào)，并且向馬達(dá)控制器62發(fā)送所生成的控制信號(hào)。下面將詳細(xì)描述生成要發(fā)送到馬達(dá)控制器62的控制信號(hào)的方式。
[0051]機(jī)械手控制器42順序處理從照相機(jī)61發(fā)送的圖像并且反復(fù)地確定對(duì)象物是否被握持在一對(duì)爪51A與51B之間。生成要發(fā)送到馬達(dá)控制器62的控制信號(hào)，使得末端執(zhí)行器操作部26上的操作量和作用部51的開閉量具有預(yù)定對(duì)應(yīng)關(guān)系，直到這對(duì)爪51A和51B接觸對(duì)象物以將對(duì)象物握持在這對(duì)爪51A與51B之間為止。因此，如圖5所示，根據(jù)末端執(zhí)行器操作部26的開閉構(gòu)件26b和26c的閉合量來(lái)閉合這對(duì)爪51A和51B。此時(shí),末端執(zhí)行器操作部26的開閉構(gòu)件26b和26c的打開角度(下文中也稱作“開閉構(gòu)件打開角度”)的變化和這對(duì)爪51A和51B的打開角度的變化可以按一對(duì)一的方式彼此對(duì)應(yīng)或者可以通過相乘的預(yù)定系數(shù)而由此彼此對(duì)應(yīng)。
[0052]在本實(shí)施方式中，通過響應(yīng)于對(duì)馬達(dá)控制器62的控制信號(hào)控制馬達(dá)37的驅(qū)動(dòng)，來(lái)控制這對(duì)爪51A和51B的打開角度。另選地，可以通過對(duì)由照相機(jī)61獲取的圖像的圖像處理來(lái)控制這對(duì)爪的打開角度，或者可以基于線性編碼器35的檢測(cè)值來(lái)控制這對(duì)爪的打開
角度。
[0053]如圖6所示，當(dāng)機(jī)械手控制器42確定握持對(duì)象物Sb接觸這對(duì)爪51A和51B并且被握持在這對(duì)爪51A與51B之間時(shí)，機(jī)械手控制器42切換生成要發(fā)送到馬達(dá)控制器62的控制信號(hào)的模式。
[0054]機(jī)械手控制器42將開閉構(gòu)件打開角度的當(dāng)前值與開閉構(gòu)件打開角度的結(jié)構(gòu)最小值進(jìn)行比較，在握持開始時(shí)間點(diǎn)將預(yù)定范圍的握持力增大區(qū)設(shè)置在沿開閉構(gòu)件26b和26c的閉合方向(第一方向)的可動(dòng)范圍(第一可動(dòng)范圍)內(nèi)，并且將不靈敏區(qū)(neutral zone)設(shè)置在其它范圍內(nèi)。在可以將開閉構(gòu)件26b和26c進(jìn)一步操作到閉合方向時(shí)，上述最小值可能是負(fù)的，當(dāng)即使在開閉構(gòu)件26b和26c與基部26a平行之后。
[0055]本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的“不靈敏區(qū)”意味著即使在開閉構(gòu)件26b和26c的可動(dòng)范圍內(nèi)操作開閉構(gòu)件26b和26c時(shí)，從作用部51施加于對(duì)象物的非零握持力(作用力)也不改變的區(qū)。
[0056]在本實(shí)施方式中，從開閉構(gòu)件的打開角度的最小值起的預(yù)定角度范圍(例如，30度)被設(shè)置為開閉構(gòu)件打開角度與握持力成比例的“握持力增大區(qū)”，并且其它角度范圍(即，從當(dāng)前開閉構(gòu)件打開角度起到握持力增大區(qū)的角度范圍)被設(shè)置為不靈敏區(qū)。
[0057]當(dāng)開閉構(gòu)件打開角度在不靈敏區(qū)中時(shí)，繼續(xù)控制這對(duì)爪51A和51B的打開角度(下文中，還稱作“末端執(zhí)行器打開角度”)并且機(jī)械手控制器42控制馬達(dá)控制器62，使得打開角度不改變并且握持力不改變。例如，生成控制信號(hào)，以向馬達(dá)37施加不增大握持力程度上的小電流。
[0058]當(dāng)手術(shù)者閉合開閉構(gòu)件26b和26c并且開閉構(gòu)件打開角度進(jìn)入握持力增大區(qū)時(shí)，機(jī)械手控制器42生成控制信號(hào)，使得握持力與開閉構(gòu)件打開角度沿閉合方向的變化成比例地增大，并且當(dāng)開閉構(gòu)件打開角度變?yōu)樽钚≈禃r(shí)，握持力達(dá)到預(yù)定上限。在本實(shí)施方式中，基于預(yù)定馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電流值和握持力的關(guān)系式，生成控制信號(hào)，使得電流值隨著開閉構(gòu)件26b和26c變得閉合而增大。
[0059]圖7是例示開閉構(gòu)件打開角度、末端執(zhí)行器打開角度和握持力的關(guān)系的曲線圖的示例，其中，開閉構(gòu)件打開角度ΘΜ被示出在上層，末端執(zhí)行器打開角度03被示出在中層，并且握持力Fs被示出在下層。在開閉構(gòu)件的可動(dòng)范圍當(dāng)中的、在對(duì)象物由作用部51握持之前((ΘΜ>握持開始時(shí)的打開角度9g)的第一區(qū)Rl中，開閉構(gòu)件打開角度ΘΜ與末端執(zhí)行器打開角度98成比例。在第一區(qū)Rl中，因?yàn)槲次粘謱?duì)象物，所以握持力Fs基本是零。在握持對(duì)象物的第一區(qū)Rl與不靈敏區(qū)R2之間的邊界前后，輕微產(chǎn)生握持力。
[0060]在第一區(qū)Rl之后的不靈敏區(qū)R2中，隨著開閉構(gòu)件打開角度θ μ減小，末端執(zhí)行器打開角度95固定并且握持力FS不增大而保持固定。
[0061]在不靈敏區(qū)R2之后的握持力增大區(qū)(作用力增大區(qū))R3中，隨著開閉構(gòu)件打開角度θ Μ減小，握持力FS以固定的斜率增大并且在握持力增大區(qū)R3的末端達(dá)到最大握持力Ffflax0末端執(zhí)行器打開角度95在握持力增大區(qū)R3中的行為根據(jù)握持對(duì)象物的剛性而變化。例如，當(dāng)剛性高時(shí)，對(duì)象物不變形，由此末端執(zhí)行器打開角度98具有幾乎不變的趨勢(shì)。然而，當(dāng)對(duì)象物的剛性低時(shí)，對(duì)象物隨著握持力的增大而變形，由此末端執(zhí)行器打開角度Θ s根據(jù)剛性而減小預(yù)定程度。
[0062]如上所述，在根據(jù)本實(shí)施方式的主從機(jī)械手I中，基于來(lái)自照相機(jī)61的圖像確定開始由動(dòng)作部51握持對(duì)象物。因此，控制單元4的主控制器41和機(jī)械手控制器42控制馬達(dá)37，以控制作用部51的移動(dòng)，使得此時(shí)的主臂21的末端執(zhí)行器操作部26沿閉合方向的可動(dòng)范圍內(nèi)的預(yù)定角度 范圍被設(shè)置為握持力增大區(qū)并且其它范圍被設(shè)置為不靈敏區(qū)。因此，在預(yù)定角度范圍內(nèi)操作末端執(zhí)行器操作部26時(shí)施加于作用部51的握持力變?yōu)樽畲笪粘至max，并且表示握持力增大區(qū)中末端執(zhí)行器操作部26的操作量與握持力的增大量之間的關(guān)系的斜率固定，而不管握持對(duì)象物的尺寸如何。
[0063]因此，可以提供這樣一種手術(shù)器械，其可以被適當(dāng)?shù)乜刂?，使得施加于作用?1的握持力不過大，并且即使在改變握持對(duì)象物時(shí)，手術(shù)者的操作感也不變化。
[0064]在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的手術(shù)器械中，需要設(shè)置操作單元(末端執(zhí)行器操作部26)和作用部51的可動(dòng)范圍及其對(duì)應(yīng)關(guān)系，以便即使在握持可能的最小握持對(duì)象物時(shí)，也針對(duì)操作單元設(shè)置預(yù)定角度范圍的握持力增大區(qū)。例如，操作單元的可動(dòng)角度范圍可以被設(shè)置為大于作用部51的可動(dòng)范圍，或者可以調(diào)節(jié)操作單元的操作量與作用部51的開閉量之比，以將作用部設(shè)置為以操作單元的操作量的預(yù)定倍數(shù)來(lái)開閉。不特別限制其具體示例。
[0065]下面將參照?qǐng)D8和圖9來(lái)描述本發(fā)明的第二實(shí)施方式。根據(jù)本實(shí)施方式的主從機(jī)械手71與主從機(jī)械手I的區(qū)別在于握持檢測(cè)單元的構(gòu)造和操作單元的可動(dòng)范圍內(nèi)握持力增大區(qū)與不靈敏區(qū)之間的位置關(guān)系。在以下描述中，如上所述相同的元件由相同的附圖標(biāo)記來(lái)指代并且將不重復(fù)其描述。
[0066]圖8是例示主從機(jī)械手71中機(jī)械手控制器42、從臂31遠(yuǎn)端和治療工具50的功能關(guān)系的框圖。在圖8中，與圖4類似，未示出到除了機(jī)械手控制器42和從臂遠(yuǎn)端之外的關(guān)節(jié)的連接。
[0067]在本實(shí)施方式中，從機(jī)械手31不包括照相機(jī)61。另一方面,檢測(cè)施加在一對(duì)爪5IA與51B之間的握持力的力傳感器72作為握持檢測(cè)單元設(shè)置到治療工具50的作用部51。由力傳感器72檢測(cè)到的值被順序發(fā)送到機(jī)械手控制器42。[0068]下面將描述根據(jù)本實(shí)施方式的主從機(jī)械手71的操作。
[0069]當(dāng)力傳感器72開始檢測(cè)握持力時(shí)(當(dāng)握持力變?yōu)榉橇銜r(shí))，機(jī)械手控制器42通過正常參照由力傳感器72檢測(cè)到的值來(lái)確定對(duì)象物被握持在一對(duì)爪51A與51B之間。
[0070]圖9是例示主從機(jī)械手71中開閉構(gòu)件打開角度、末端執(zhí)行器打開角度和握持力的關(guān)系的曲線圖的示例，并且其顯示圖案與圖7所示的大致相同。在本實(shí)施方式中，機(jī)械手控制器42沿開閉構(gòu)件26b和26c的閉合方向?qū)⑽粘至υ龃髤^(qū)R3和不靈敏區(qū)R4順序設(shè)置在可動(dòng)范圍(第一可動(dòng)范圍)內(nèi)。具體地，如圖9所示，預(yù)定角度范圍的握持力增大區(qū)R3被設(shè)置在緊接第一區(qū)Rl之后。因此，機(jī)械手控制器42生成控制信號(hào)并且將所生成的控制信號(hào)發(fā)送到馬達(dá)控制器62，使得在確定對(duì)象物被握持在一對(duì)爪5IA與5IB之間之后，隨著開閉構(gòu)件打開角度ΘΜ減小，握持力Fs以固定斜率增大，并且在握持力增大區(qū)R3的末端達(dá)到最大握持力Fmax?；谟闪鞲衅?2檢測(cè)到的值來(lái)控制施加于作用部51的握持力。已知的反饋控制可以適用于 該控制。
[0071]握持力Fs的值達(dá)到Fmax之后沿末端執(zhí)行器操作部26的閉合方向的可動(dòng)范圍是不靈敏區(qū)R4。在不靈敏區(qū)R4中，不管開閉構(gòu)件打開角度ΘΜ的減小，將握持力FS保持為Fmax。因?yàn)闄C(jī)械手控制器42基于由力傳感器72檢測(cè)到的值僅控制握持力Fs的值，所以機(jī)械手控制器不直接控制末端執(zhí)行器打開角度Gs，而是末端執(zhí)行器打開角度9S在不靈敏區(qū)R4中是幾乎固定的。
[0072]在根據(jù)本實(shí)施方式的主從機(jī)械手71中，與根據(jù)第一實(shí)施方式的主從機(jī)械手I類似，可以提供這樣一種手術(shù)器械，其可以被適當(dāng)?shù)乜刂?，使得施加于作用部的握持力不過大，并且即使在改變握持對(duì)象物時(shí)，手術(shù)者Op的操作感也不變化。
[0073]在確定開始握持對(duì)象物之后，首先將握持力增大區(qū)R3設(shè)置在末端執(zhí)行器操作部26的沿閉合方向的可動(dòng)范圍內(nèi)。因此，當(dāng)手術(shù)者Op在握持對(duì)象物之后閉合末端執(zhí)行器操作部26時(shí)，施加到作用部51的握持力立即增大。因此，手術(shù)者Op可以更直觀地執(zhí)行操作。
[0074]因?yàn)榛谠O(shè)置在作用部51中的力傳感器72檢測(cè)到的值來(lái)控制握持力增大區(qū)R3中的握持力Fs，所以可以更精確地控制握持力。
[0075]在本實(shí)施方式中，說(shuō)明了基于由力傳感器72檢測(cè)到的值來(lái)執(zhí)行握持力的控制的示例，但是該構(gòu)造不是必須的。即，雖然精度稍低，但是與第一實(shí)施方式類似，通過控制馬達(dá)37的驅(qū)動(dòng)電流值，也可以控制握持力。
[0076]下面將參照?qǐng)D10來(lái)描述本發(fā)明的第三實(shí)施方式。除了末端執(zhí)行器操作部的閉合方向的控制之外，根據(jù)本實(shí)施方式的主從機(jī)械手與上述實(shí)施方式的主從機(jī)械手的區(qū)別在于針對(duì)操作來(lái)設(shè)置握持力增大區(qū)和不靈敏區(qū)。
[0077]根據(jù)本實(shí)施方式的主從機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)與根據(jù)第二實(shí)施方式的主從機(jī)械手71的機(jī)械結(jié)構(gòu)相同，并且對(duì)沿末端執(zhí)行器操作部26的閉合方向的操作的控制與第二實(shí)施方式中的相同。在本實(shí)施方式中，沿末端執(zhí)行器操作部26的打開方向(第二方向)的操作另外經(jīng)受預(yù)定控制。
[0078]圖10是例示根據(jù)本實(shí)施方式的主從機(jī)械手中開閉構(gòu)件打開角度、末端執(zhí)行器打開角度和握持力的關(guān)系的曲線圖的示例，并且其顯示圖案與圖9所示的大致相同。在圖10中，示出了在沿閉合方向的操作中的不靈敏區(qū)R4之后，在沿打開方向的操作中開閉構(gòu)件打開角度ΘΜ、末端執(zhí)行器打開角度Θ s與握持力Fs的關(guān)系。[0079]當(dāng)握持力FS基于由力傳感器72檢測(cè)到的值而減小時(shí)，機(jī)械手控制器42確定沿打開方向執(zhí)行末端執(zhí)行器操作部26的操作，并且實(shí)施沿打開方向的控制，以生成到馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器62的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。如圖10所示，在沿打開方向的可動(dòng)范圍(第二可動(dòng)范圍)內(nèi)，首先將預(yù)定范圍的握持力減小區(qū)(作用力減小區(qū))R5設(shè)置為沿打開方向的初始區(qū)。在握持力減小區(qū)R5中，隨著開閉構(gòu)件打開角度θ M增大，握持力Fs以固定的斜率減小，直到握持力Fs變?yōu)榱銥橹埂?br> [0080]在握持力減小區(qū)R5之后，設(shè)置第二區(qū)R6，在該第二區(qū)R6中，末端執(zhí)行器打開角度93隨著開閉構(gòu)件打開角度θ μ的增大以固定的斜率增大。在第二區(qū)R6中，作用部51與握持對(duì)象物分開并且釋放握持。與第一實(shí)施方式類似，通過控制馬達(dá)37的驅(qū)動(dòng)電流來(lái)控制第二區(qū)R6中的末端執(zhí)行器打開角度es。在將作用部51打開到最大程度之后，將沿開閉構(gòu)件26b和26c的打開方向的另一個(gè)可動(dòng)范圍設(shè)置為邊緣區(qū)R7，該邊緣區(qū)R7中，作用部51不會(huì)隨著開閉構(gòu)件26b和26c的操作而移動(dòng)。
[0081]握持力減小區(qū)R5的角度范圍根據(jù)末端執(zhí)行器操作部26在執(zhí)行沿打開方向的操作之前的狀態(tài)而變化。在圖10所示的示例中，由于沿閉合方向操作末端執(zhí)行器操作部26，直到包括不靈敏區(qū)R4的可動(dòng)范圍的極限為止，然后沿打開方向操作末端執(zhí)行器操作部26，所以握持力減小區(qū)R5的角度范圍與握持力增大區(qū)R3匹配。例如，當(dāng)沿閉合方向操作末端執(zhí)行器操作部26例如15度直到握持力增大區(qū)R3的中部，然后沿打開方向操作末端執(zhí)行器操作部26時(shí)，握持力減小區(qū)R5的角度范圍被設(shè)置為15度，這與在握持力增大區(qū)R2中沿閉合方向的操作量相同。
[0082]握持力在握持力減小區(qū)R5中減小的斜率被設(shè)置為通過將握持力在握持力增大區(qū)R3中增大時(shí)的斜率乘以-1而獲得的值。通過采用該構(gòu)造，可以使增大和減小握持力時(shí)給予手術(shù)者Op的操作感在末端執(zhí)行器操作部26的打開方向和閉合方向上都不變。
[0083]在根據(jù)本實(shí)施方式的主從機(jī)械手中，與根據(jù)上述實(shí)施方式的主從機(jī)械手類似，可以提供這樣一種手術(shù)器械，其可以被適當(dāng)?shù)乜豟制，使得施加于作用部的握持力不過大，并且即使在改變握持對(duì)象物時(shí)，手術(shù)者Op的操作感也不變化。
[0084]緊接在開始沿末端執(zhí)行器操作部26的沿打開方向的操作之后設(shè)置握持力減小區(qū)R5，并且機(jī)械手控制器42執(zhí)行控制，使得握持力的變化斜率變?yōu)橥ㄟ^將握持力增大區(qū)中的斜率乘以-1而獲得的值。因此，即使在交替重復(fù)沿閉合方向的操作和沿打開方向的操作以細(xì)調(diào)作用部的握持力的操作中，也可以適當(dāng)維持手術(shù)者Op的操作感。
[0085]在本實(shí)施方式中，說(shuō)明了緊接在開始沿末端執(zhí)行器操作部26的打開方向的操作之后設(shè)置握持力減小區(qū)R5的示例，但是沿打開方向的控制不限于該構(gòu)造。
[0086]在圖11所示的修改示例中，因?yàn)榫o接在開始沿打開方向的操作之后設(shè)置不靈敏區(qū)R8，所以隨后設(shè)置握持力減小區(qū)R5和第二區(qū)R6，控制細(xì)節(jié)與開閉構(gòu)件26b和26c的打開角度的對(duì)應(yīng)關(guān)系沿閉合方向和打開方向這兩個(gè)方向都完全不變。通過采用該控制，與圖10不同，即使在使末端執(zhí)行器操作部26閉合到極限之后執(zhí)行沿打開方向的操作時(shí)，釋放握持時(shí)的開閉構(gòu)件打開角度與開始握持時(shí)的開閉構(gòu)件打開角度也彼此匹配。因此，該修改例適用于手術(shù)者Op更喜歡將開閉構(gòu)件打開角度與末端執(zhí)行器打開角度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系作為操作感的情況。
[0087]可以使用握持部21A中所設(shè)置的檢測(cè)裝置的信息，而不是由力傳感器72檢測(cè)到的值，來(lái)檢測(cè)沿打開方向操作末端執(zhí)行器操作部26。
[0088]下面將參照?qǐng)D12至圖14來(lái)描述本發(fā)明的第四實(shí)施方式。根據(jù)本實(shí)施方式的主從機(jī)械手與根據(jù)上述實(shí)施方式的主從機(jī)械手的區(qū)別在于所裝的治療工具的使用模式。
[0089]圖12是示意性地例示本實(shí)施方式中的治療工具80和末端執(zhí)行器操作部90的圖。與上述治療工具50類似，作用部81包括一對(duì)爪81A和81B，但是這對(duì)爪81A和81B不握持對(duì)象物，而用于通過打開來(lái)按壓對(duì)象物并使對(duì)象物變寬。與此對(duì)應(yīng)，末端執(zhí)行器操作部90的一對(duì)開閉構(gòu)件90b和90c在初始狀態(tài)下閉合，并且手術(shù)者Op打開開閉構(gòu)件90b和90c，以打開這對(duì)爪81A和81B。可以適當(dāng)?shù)貙^設(shè)置到該對(duì)開閉構(gòu)件90b和90c，以便促進(jìn)打開操作。
[0090]在根據(jù)本實(shí)施方式的具有所裝的上述治療工具80的主從機(jī)械手中，通過打開這一對(duì)爪81A和81B，將作用在對(duì)象物上的壓力作為作用力而進(jìn)行控制。因?yàn)槭┘佑谧饔貌?1的壓力隨著沿末端執(zhí)行器操作部90的沿打開方向的操作而增大，所以打開方向是第一方向。 [0091]在根據(jù)本實(shí)施方式的主從機(jī)械手中，如圖13所示，當(dāng)按壓對(duì)象物Sbl沿這對(duì)爪81A和81B的開閉方向接觸外表面時(shí)，機(jī)械手控制器42確定開始在按壓對(duì)象物Sbl上的按壓。該確定可以利用由照相機(jī)等獲取的圖像來(lái)執(zhí)行或者可以基于由力傳感器等檢測(cè)到的值來(lái)執(zhí)行。然而，因?yàn)橹T如治療工具80等的擴(kuò)張治療工具80常常在將閉合狀態(tài)下的這對(duì)爪插入到彼此接觸的兩個(gè)組織之間的間隙中之后開始按壓操作，所以不容易通過圖像處理來(lái)確定按壓開始。因此，優(yōu)選地，利用力傳感器等來(lái)檢測(cè)從按壓對(duì)象物作用在這對(duì)爪上的反作用力，以確定按壓的開始。
[0092]圖14是例示根據(jù)本實(shí)施方式的主從機(jī)械手中開閉構(gòu)件打開角度、末端執(zhí)行器打開角度和握持力的關(guān)系的曲線圖的示例。其顯示圖案與圖9等所示的大致相同，但是作為作用力的壓力Fsi是作用在壓力Fs的反方向的力，由此由負(fù)值來(lái)表示。
[0093]如圖14所示，沿這對(duì)開閉構(gòu)件90b和90c的打開方向的控制與第二實(shí)施方式中沿開閉構(gòu)件90b和90c的閉合方向的控制大致相同。即，從這對(duì)開閉構(gòu)件90b和90c的打開角度最小的側(cè)起順序設(shè)置開閉構(gòu)件打開角度θ μ與末端執(zhí)行器打開角度0S成比例的第一區(qū)Rla、壓力以固定斜率增大至最大壓力Fmax的壓力增大區(qū)R9、以及不管開閉構(gòu)件打開角度Θ ?的值多大都將壓力維持在Fmax的不靈敏區(qū)R10。
[0094]因此，當(dāng)從開始按壓的時(shí)間點(diǎn)，以預(yù)定角度范圍沿打開方向操作這對(duì)開閉構(gòu)件90b和90c時(shí)，控制開閉構(gòu)件90b和90c的操作量與壓力之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，使得壓力的值變?yōu)樽畲髩毫_。因此，不管按壓對(duì)象物的類型是什么，都可以維持預(yù)定操作感。
[0095]這樣，根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施方式的手術(shù)器械及其控制方法可以應(yīng)用于具有末端執(zhí)行器的手術(shù)器械，其通過打開末端執(zhí)行器而將作用力施加在對(duì)象物上。
[0096]在本實(shí)施方式中，說(shuō)明了僅對(duì)沿作用力增大的打開方向的操作執(zhí)行控制的示例。以與第三實(shí)施方式相同的方式，除了打開方向之外，可以沿這對(duì)開閉構(gòu)件的閉合方向(反方向)來(lái)執(zhí)行控制。與第一實(shí)施方式類似，可以顛倒不靈敏區(qū)和壓力增大區(qū)的順序。
[0097]雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是本發(fā)明的技術(shù)范圍不限于上述實(shí)施方式，而是在不偏離本發(fā)明的概念的情況下，可以對(duì)元件進(jìn)行各種修改或可以刪除，或者可以組合這些實(shí)施方式的構(gòu)造。[0098]例如，如圖15所示的修改例中所示，照相機(jī)61和力傳感器72可以設(shè)置為握持檢測(cè)單元。在這種情況下，在確定作用部是否與對(duì)象物接觸時(shí)，機(jī)械手控制器適當(dāng)選擇性地使用由照相機(jī)61獲取的圖像和要使用的力傳感器72的檢測(cè)值，或者基于這兩段信息來(lái)執(zhí)行確定。因此，可以執(zhí)行更適當(dāng)?shù)目刂啤?br> [0099]可以設(shè)置兩個(gè)不靈敏區(qū)，作用力增大區(qū)置于它們之間。具體地，當(dāng)小角度范圍(例如，大約幾度)的不靈敏區(qū)設(shè)置在諸如作用部接觸對(duì)象物的第一區(qū)等的區(qū)與作用力增大區(qū)之間時(shí)，不靈敏區(qū)充當(dāng)“邊緣”并且未被握持狀態(tài)可以平滑地過度到被握持狀態(tài)，從而改善操作感。
[0100]當(dāng)在作用部接觸對(duì)象物之后不靈敏區(qū)處于作用力增大區(qū)之前時(shí)，可能難以看見不靈敏區(qū)與作用力增大區(qū)之間的邊界。因此，當(dāng)操作單元的操作量達(dá)到邊界時(shí)，可以發(fā)送手術(shù)者可識(shí)別的信號(hào)。不具體限制信號(hào)的類型，而是可以使用所有類型的信號(hào)，諸如光等的視覺信號(hào)、聲音等的聽覺信號(hào)以及用于使開閉構(gòu)件的移動(dòng)瞬間更重的信號(hào)。
[0101]類似地，當(dāng)將不靈敏區(qū)設(shè)置在作用力增大區(qū)之后并且在作用力增大區(qū)與不靈敏區(qū)之間的邊界處發(fā)送可以由手術(shù)者識(shí)別的信號(hào)時(shí)，手術(shù)者不將操作單元操作到進(jìn)一步增大作用力的限度，即使是在不靈敏區(qū)中。因此，可以抑制不必要的操作。
[0102]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的手術(shù)器械不限于上述實(shí)施方式中描述的主從機(jī)械手。根據(jù)本發(fā)明的手術(shù)器械可以應(yīng)用于例如操作部和末端執(zhí)行器設(shè)置在相同本體中并且不執(zhí)行遠(yuǎn)程操作的手術(shù)器械。
[0103]操作單元不限于具有一對(duì)開閉構(gòu)件的構(gòu)造。例如，可以使用以下構(gòu)造:該構(gòu)造包括可以更靠近基部和與基部分開的操作構(gòu)件并且通過使操作構(gòu)件更靠近和遠(yuǎn)離基部來(lái)開閉作用部。代替閉合操作和 打開操作，可以采用各種操作，諸如沿第一方向和第二方向的滑動(dòng)操作、扭轉(zhuǎn)操作和推動(dòng)操作。
[0104]作用力的最大值可以通過使用各種輸入機(jī)構(gòu)(諸如，開關(guān)或轉(zhuǎn)盤)或顯示單元上顯示的用戶界面被設(shè)置為期望值。
[0105]工業(yè)實(shí)用性
[0106]根據(jù)手術(shù)器械及其控制方法，可以在不改變手術(shù)者的使用感的同時(shí)適當(dāng)控制末端執(zhí)行器上的作用力。
[0107]附圖標(biāo)記列表
[0108]1、61、71:醫(yī)療主從機(jī)械手
[0109]4:控制單元
[0110]26,90:末端執(zhí)行器操作部(操作單元)
[0111]37:馬達(dá)(驅(qū)動(dòng)單元)
[0112]51、81:作用部(末端執(zhí)行器)
[0113]61:照相機(jī)(握持檢測(cè)單元)
[0114]72:力傳感器(握持檢測(cè)單元)
[0115]Sb:握持目標(biāo)(對(duì)象物)
[0116]Sbl:按壓目標(biāo)(對(duì)象物)
[0117]FS:握持力(作用力)
[0118]FSl:壓力(作用力)[0119]R3、R9:作用力增大區(qū)
[0120]R2、R4、F8、F10:不靈敏區(qū)
[0121]R5:作用力減 小區(qū)
【權(quán)利要求】
1.一種手術(shù)器械，該手術(shù)器械包括: 打開和閉合的末端執(zhí)行器； 操作單元，該操作單元被構(gòu)造為沿第一方向操作所述末端執(zhí)行器，使得所述末端執(zhí)行器向?qū)ο笪锸┘幼饔昧Γ? 握持檢測(cè)單元，該握持檢測(cè)單元被構(gòu)造為獲取用于確定所述末端執(zhí)行器是否向所述對(duì)象物施加了作用力的信息； 驅(qū)動(dòng)單元，該驅(qū)動(dòng)單元被構(gòu)造為驅(qū)動(dòng)所述末端執(zhí)行器，以打開和閉合所述末端執(zhí)行器；以及 控制單元，該控制單元被構(gòu)造為基于輸入到所述操作單元的信息來(lái)控制所述驅(qū)動(dòng)單元， 其中，當(dāng)所述控制單元基于由所述握持檢測(cè)單元獲取的信息確定所述末端執(zhí)行器向所述對(duì)象物施加了作用力時(shí)，所述控制單元 在沿所述操作單元的第一方向的第一可動(dòng)范圍內(nèi)設(shè)置預(yù)定范圍的作用力增大區(qū)， 在所述第一可動(dòng)范圍的剩余區(qū)域內(nèi)設(shè)置不靈敏區(qū)， 控制所述驅(qū)動(dòng)單元，使得 在所述作用力增大區(qū)中作用力相對(duì)于所述操作單元的操作量以固定的斜率增大，并且 控制所述驅(qū)動(dòng)單元，使得在所述不靈敏區(qū)中不管所述操作單元的操作量多大，作用力保持固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手術(shù)器械，其中，所述作用力增大區(qū)設(shè)置在所述第一可動(dòng)范圍內(nèi)的所述第一方向上的初始區(qū)域中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的手術(shù)器械，其中，所述握持檢測(cè)單元包括對(duì)所述末端執(zhí)行器進(jìn)行攝像的照相機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的手術(shù)器械，其中，所述握持檢測(cè)單元包括檢測(cè)所述作用力的力傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的手術(shù)器械，其中，所述操作單元的所述第一可動(dòng)范圍被設(shè)置為大于所述末端執(zhí)行器的可動(dòng)范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的手術(shù)器械，其中，在沿第二方向操作所述操作單元時(shí)所述作用力減小，并且 其中，在沿所述第二方向操作所述操作單元時(shí)，所述控制單元在所述操作單元的所述第二方向的第二可動(dòng)范圍內(nèi)將預(yù)定范圍的作用力減小區(qū)設(shè)置為所述第二方向上的初始區(qū)域，并且 控制所述驅(qū)動(dòng)單元，使得在所述作用力減小區(qū)中所述作用力相對(duì)于所述操作單元的操作量以固定的斜率減小。
7.一種手術(shù)器械的控制方法，該手術(shù)器械具有打開和閉合的末端執(zhí)行器和被構(gòu)造為沿第一方向操作所述末端執(zhí)行器使得所述末端執(zhí)行器向?qū)ο笪锸┘幼饔昧Φ牟僮鲉卧?，所述控制方法包括以下步驟: 反復(fù)地確定所述末端執(zhí)行器是否向所述對(duì)象物施加了作用力； 當(dāng)確定所述末端執(zhí)行器向所述對(duì)象物施加了作用力時(shí)，在沿所述操作單元的第一方向的第一可動(dòng)范圍內(nèi)設(shè)置預(yù)定范圍的作用力增大區(qū)，在所述第一可動(dòng)范圍的剩余區(qū)域中設(shè)置不靈敏區(qū)；使得在所述作用力增大區(qū)中作用力相對(duì)于所述操作單元的操作量以固定的斜率增大；并且在所述不靈敏·區(qū)中不管所述操作單元的操作量多大，使作用力保持固定。
【文檔編號(hào)】A61B19/00GK103717170SQ201280037951
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2012年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月4日
【發(fā)明者】井上慎太郎, 岸宏亮 申請(qǐng)人:奧林巴斯株式會(huì)社