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JP2017086594A - Medical support device - Google Patents

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JP2017086594A JP2015222163A JP2015222163A JP2017086594A JP 2017086594 A JP2017086594 A JP 2017086594A JP 2015222163 A JP2015222163 A JP 2015222163A JP 2015222163 A JP2015222163 A JP 2015222163A JP 2017086594 A JP2017086594 A JP 2017086594A
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medical
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剛 植山
和孝 豊田
Kazutaka Toyoda
和孝 豊田
豪 椋本
Go Mukumoto
豪 椋本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique which achieves smooth execution of a medical activity.SOLUTION: A medical support device comprises: a multi-joint arm; a position acquisition part S110 for acquiring an operation position; a form identification part S120; and control parts S130-S230. The form identification part identifies a designated form on the basis of the operation position. The designated form is one arm form in which, out of arm forms, a medical appliance to be attached to a tip end of the multi-joint arm can reach the operation position in a regulated posture regulated in advance corresponding to the operation position, the arm form being regulated according to the operation position as one arm form so that an operator can perform a medical activity smoothly. The arm form is each of forms of the multi-joint arm in which postures of plural links are determined by an axis angle of a joint part. The control part executes the arm control in which the multi-joint arm is operated so as to achieve the designated form identified by the form identification part.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、術者による医療行為を支援する医療支援装置に関する。   The present invention relates to a medical support device that supports medical actions by an operator.

特許文献1に記載されているように、医療行為としての歯科インプラントを支援する医療支援装置が知られている。従来の医療支援装置は、多関節アームと、医療器具としてのドリルユニットと、力センサと、制御部とを備えている。   As described in Patent Literature 1, a medical support device that supports dental implants as a medical practice is known. A conventional medical support apparatus includes an articulated arm, a drill unit as a medical instrument, a force sensor, and a control unit.

この多関節アームは、複数のリンクが回転可能な関節アクチュエータを介して直列に連結されている。ドリルユニットは、多関節アームの先端部分に取り付けられる。力センサは、ドリルユニットに加わる力を検出する。制御部は、力センサで検出した力に従ってドリルユニットの先端を施術位置へと移動させるように多関節アームを動作させる。   This multi-joint arm is connected in series via a joint actuator in which a plurality of links can rotate. The drill unit is attached to the tip portion of the articulated arm. The force sensor detects a force applied to the drill unit. The control unit operates the articulated arm so as to move the tip of the drill unit to the treatment position according to the force detected by the force sensor.

米国特許出願公開第2009/0253095号明細書US Patent Application Publication No. 2009/0253095

医療支援装置による術者への支援の1つとして、術者に把持されたドリルユニットを施術位置まで移動させることが考えられる。
医療支援装置による術者の支援では、ドリルユニットの先端が施術位置に到達した時点での多関節アームの形態を、術者が医療行為を実施しやすい多関節アームの形態とすることが好ましい。ここで言う多関節アームの形態とは、各関節アクチュエータの軸角度によって決定される複数のリンクの姿勢である。
As one of the support to the surgeon by the medical support device, it is conceivable to move the drill unit held by the surgeon to the treatment position.
In the support of the surgeon by the medical support device, it is preferable that the shape of the multi-joint arm at the time when the tip of the drill unit reaches the treatment position is the form of the multi-joint arm in which the surgeon can easily perform the medical action. The form of the articulated arm referred to here is the posture of the plurality of links determined by the axial angle of each joint actuator.

ところで、一般的な多関節アームにおいては、多関節アームの形態によっては、関節アクチュエータの動作が不可能となる。
しかしながら、関節アクチュエータの動作が不可能となるアーム形態を知得するためには、多くの経験が必要であり、医療行為の術者は、関節アクチュエータの動作が不可能となるアーム形態を知らない可能性が高い。
By the way, in a general articulated arm, the operation of the joint actuator becomes impossible depending on the form of the articulated arm.
However, a lot of experience is required to know the arm form that makes the joint actuator impossible to operate, and the medical practitioner may not know the arm form that makes the joint actuator impossible to operate. High nature.

このため、従来の医療支援装置において、術者がドリルユニットを把持して多関節アームを移動させた場合、術者が医療行為を実施している際に多関節アームの関節アクチュエータが動作不可能となる可能性があった。   For this reason, in the conventional medical support device, when the surgeon grasps the drill unit and moves the articulated arm, the articulated actuator of the articulated arm cannot operate when the surgeon performs the medical action. There was a possibility.

つまり、従来の技術では、ドリルユニットの先端が施術位置に到達した時点での多関節アームの形態が、医療行為の実施中に関節アクチュエータの動作が困難となる多関節アームの形態となり、医療行為をスムーズに実施できないという課題があった。   In other words, in the conventional technology, the form of the articulated arm when the tip of the drill unit reaches the treatment position becomes the form of the articulated arm that makes it difficult to operate the joint actuator during the practice of the medical practice. There was a problem that could not be implemented smoothly.

そこで、本発明は、医療行為をスムーズに実施させることが可能な技術を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a technique capable of smoothly performing a medical practice.

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様は、多関節アーム(6)と、位置取得部(40,S110)と、形態特定部(40,S120)と、制御部(40,S130〜S230)とを備える、医療支援装置に関する。   One aspect of the present invention made to achieve the above object includes an articulated arm (6), a position acquisition unit (40, S110), a form identification unit (40, S120), and a control unit (40, S130). To S230).

多関節アームは、複数のリンク(8,10,12,14)が回転可能な関節部(16,18,20,22,24,26)を介して直列に連結されたアームである。
位置取得部は、医療行為を受ける患者の患部の位置を表す施術位置を取得する。
The multi-joint arm is an arm in which a plurality of links (8, 10, 12, 14) are connected in series via a rotatable joint (16, 18, 20, 22, 24, 26).
A position acquisition part acquires the treatment position showing the position of the affected part of the patient who receives medical practice.

形態特定部は、アーム形態の中から、情報取得部で取得した施術位置に基づいて、指定形態を特定する。ここで言うアーム形態とは、各関節部の軸角度によって複数のリンクの姿勢が決定された多関節アームの形態それぞれである。   A form specific | specification part specifies a designation | designated form from the arm form based on the treatment position acquired by the information acquisition part. The arm form referred to here is each form of a multi-joint arm in which the postures of a plurality of links are determined by the axial angle of each joint part.

そして、指定形態とは、以下の2つの条件を満たすアーム形態である。
条件1:多関節アームの先端部に取り付けられる医療器具(32)が、施術位置に対応して予め規定された姿勢で当該施術位置に到達可能なアーム形態であること。
The designated form is an arm form that satisfies the following two conditions.
Condition 1: The medical instrument (32) attached to the distal end portion of the articulated arm is in the form of an arm that can reach the treatment position in a posture defined in advance corresponding to the treatment position.

条件2: 術者が医療行為をスムーズに達成可能な1つのアーム形態として施術位置に対応して予め規定されたアーム形態であること。
さらに、制御部は、形態特定部で特定した指定形態となるように多関節アームを動作させる制御であるアーム制御を実行する。
Condition 2: As an arm form that allows the surgeon to smoothly achieve a medical practice, the arm form is defined in advance corresponding to the treatment position.
Furthermore, a control part performs arm control which is control which operates a multi joint arm so that it may become the designation | designated form specified by the form specific | specification part.

このような医療支援装置によれば、術者が多関節アームの構造を熟知していなかったとしても、指定形態を実現できる。
特に、指定形態は、術者が医療行為をスムーズに達成可能なアーム形態であるため、医療支援装置によれば、術者が医療行為を実施している際に多関節アームの関節部が動作不可能となることを低減できる。
According to such a medical support device, even if the surgeon is not familiar with the structure of the articulated arm, the designated form can be realized.
In particular, since the designated form is an arm form that allows the surgeon to smoothly perform the medical action, according to the medical support device, the joint portion of the articulated arm operates when the surgeon is performing the medical action. It is possible to reduce the impossible.

換言すると、医療支援装置によれば、医療器具が施術位置に到達した時点での多関節アームの形態が、医療行為の実施中に関節部の動作が困難な形態となることを回避できる。
したがって、医療支援装置によれば、医療行為の進捗をスムーズなものとすることができる。
In other words, according to the medical support device, it is possible to avoid that the form of the multi-joint arm at the time when the medical instrument reaches the treatment position becomes a form in which the operation of the joint part is difficult during the execution of the medical action.
Therefore, according to the medical support device, the progress of medical practice can be made smooth.

医療支援装置の概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of a medical assistance apparatus. 医療支援装置の制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control system of a medical assistance apparatus. アーム駆動処理の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of an arm drive process. アーム駆動処理の処理内容を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the processing content of an arm drive process. アーム駆動処理の処理内容を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the processing content of an arm drive process.

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
<1.1 医療支援装置>
図1,図2に示す医療支援装置1は、基台4と、多関節アーム6と、力センサ30と、医療器具32と、位置追跡装置34と、ロボット制御部40とを備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<1.1 Medical support device>
The medical support device 1 shown in FIGS. 1 and 2 includes a base 4, a multi-joint arm 6, a force sensor 30, a medical instrument 32, a position tracking device 34, and a robot control unit 40.

すなわち、医療支援装置1は、いわゆる垂直多関節ロボットを中心に構成され、術者による医療行為の実施を支援する。医療行為とは、患者の傷病の治療、診断、または予防のために医学に基づいて実施される行為である。本実施形態における医療行為には、患者の顎骨にインプラント体を埋め込み、その埋め込まれたインプラント体に補綴物を装着する歯科インプラントを含む。以下では、患者の顎骨においてインプラント体を埋入する部位、即ち、医療行為を受ける患者の患部の位置を施術位置と称す。   In other words, the medical support device 1 is configured around a so-called vertical articulated robot, and supports the implementation of a medical practice by an operator. A medical practice is an action performed based on medicine for the treatment, diagnosis, or prevention of a patient's injury or illness. The medical practice in this embodiment includes a dental implant in which an implant body is embedded in a patient's jawbone and a prosthesis is attached to the implanted implant body. Hereinafter, the position where the implant body is embedded in the jawbone of the patient, that is, the position of the affected part of the patient who receives the medical action is referred to as a treatment position.

また、術者とは、医療行為を実施する人物であり、例えば、歯科医師や医師などの医療従事者である。
基台4は、多関節アーム6が設置される台である。
The surgeon is a person who performs a medical practice, for example, a medical worker such as a dentist or a doctor.
The base 4 is a base on which the articulated arm 6 is installed.

多関節アーム6は、ベース部8と、上腕部10と、前腕部12と、ハンド取付部14とを備えた、垂直多関節アームである。
ベース部8は、基台4に回転可能に固定される。上腕部10は、ベース部8から延出する。前腕部12は、上腕部10の先端から延出する。ハンド取付部14は、前腕部12の先端に位置し、医療器具32を保持する。すなわち、ハンド取付部14は、多関節アーム6の先端部に相当する。
The articulated arm 6 is a vertical articulated arm that includes a base portion 8, an upper arm portion 10, a forearm portion 12, and a hand attachment portion 14.
The base portion 8 is rotatably fixed to the base 4. The upper arm portion 10 extends from the base portion 8. The forearm portion 12 extends from the tip of the upper arm portion 10. The hand attachment portion 14 is located at the tip of the forearm portion 12 and holds the medical instrument 32. That is, the hand attachment portion 14 corresponds to the distal end portion of the articulated arm 6.

さらに、多関節アーム6は、関節部16,18,20,22,24,26を備えている。関節部16,18,20,22,24,26は、それぞれ、対象物同士を回転可能に接続する周知の機構である。   Further, the multi-joint arm 6 includes joint portions 16, 18, 20, 22, 24, and 26. Each of the joint portions 16, 18, 20, 22, 24, and 26 is a well-known mechanism that rotatably connects the objects.

関節部16は、基台4に設定された垂直軸、即ち、Z軸周りにベース部8を旋回させる。関節部18は、ベース部8に対して、上腕部10を多関節アーム6の前後方向に回転させる。さらに、関節部20は、上腕部10に対して、前腕部12を多関節アーム6の上下方向に回転させる。関節部22は、前腕部12に対して、ハンド取付部14を多関節アーム6の上下方向に回転させる。さらに、関節部24は、前腕部12に対してハンド取付部14を旋回させる。関節部26は、前腕部12を捻るように回転させる。   The joint portion 16 rotates the base portion 8 around a vertical axis set on the base 4, that is, around the Z axis. The joint portion 18 rotates the upper arm portion 10 in the front-rear direction of the multi-joint arm 6 with respect to the base portion 8. Further, the joint portion 20 rotates the forearm portion 12 in the vertical direction of the multi-joint arm 6 with respect to the upper arm portion 10. The joint portion 22 rotates the hand attachment portion 14 in the vertical direction of the multi-joint arm 6 with respect to the forearm portion 12. Further, the joint portion 24 turns the hand attachment portion 14 with respect to the forearm portion 12. The joint portion 26 is rotated so as to twist the forearm portion 12.

関節部16,18,20,22,24,26のそれぞれは、関節アクチュエータ28と、位置検出部29とを備えている。関節アクチュエータ28は、回転駆動する装置である。関節アクチュエータ28の一例として、電動機が考えられる。   Each of the joint portions 16, 18, 20, 22, 24, 26 includes a joint actuator 28 and a position detection unit 29. The joint actuator 28 is a device that rotates. As an example of the joint actuator 28, an electric motor can be considered.

また、位置検出部29は、各関節アクチュエータ28の軸角度を検出する周知のセンサである。位置検出部29の一例として、ロータリーエンコーダが考えられる。なお、軸角度とは、関節アクチュエータ28の軸が回転した角度であり、予め規定された基準となる基準角度との相対角度であってもよいし、絶対角度であってもよい。   The position detector 29 is a known sensor that detects the shaft angle of each joint actuator 28. As an example of the position detector 29, a rotary encoder can be considered. The axis angle is an angle that the axis of the joint actuator 28 is rotated, and may be a relative angle with a reference angle that is defined in advance or may be an absolute angle.

すなわち、多関節アーム6は、医療器具32を移動させる機構であり、複数のリンクが回転可能な関節部を介して直列に連結された垂直多関節アームである。
なお、ここで言うリンクとは、多関節アーム6を構成する部材であり、剛体とみなせる部材である。本実施形態におけるリンクは、ベース部8,上腕部10,前腕部12,ハンド取付部14である。
That is, the articulated arm 6 is a mechanism for moving the medical instrument 32, and is a vertical articulated arm in which a plurality of links are connected in series via a rotatable joint.
In addition, the link said here is a member which comprises the articulated arm 6, and is a member which can be regarded as a rigid body. The links in the present embodiment are the base portion 8, the upper arm portion 10, the forearm portion 12, and the hand attachment portion 14.

力センサ30は、多関節アーム6の先端部、即ち、ハンド取付部14に設置されるセンサである。この力センサ30は、多関節アーム6の先端部に加わる複数方向の力の大きさ及び向きを検出する。力センサ30は、例えば、歪みゲージを有し、その歪みゲージに加わる力を検出する。また、ここで言う力には、医療支援装置1の利用者が医療器具32を移動させることで力センサ30に加わる力を含む。   The force sensor 30 is a sensor installed at the distal end portion of the articulated arm 6, that is, the hand attachment portion 14. The force sensor 30 detects the magnitude and direction of forces in a plurality of directions applied to the tip of the articulated arm 6. The force sensor 30 has a strain gauge, for example, and detects a force applied to the strain gauge. Moreover, the force said here includes the force applied to the force sensor 30 when the user of the medical support apparatus 1 moves the medical instrument 32.

医療器具32は、医療行為を実施するための道具である。この医療行為を実施する道具には、歯科医療に用いるドリルユニットを含む。このドリルユニットは、歯科医療に用いる各種のドリルビットと、そのドリルビットを駆動するドリル駆動機構とを有している。なお、ここで言うドリルユニットには、いわゆる歯科用ハンドピースを含む。この歯科用ハンドピースには、ストレート・ギアードアングルハンドピースやコントラハンドピースと称されるものを含む。   The medical instrument 32 is a tool for performing a medical practice. Tools for performing this medical practice include a drill unit used for dentistry. This drill unit has various drill bits used for dentistry and a drill drive mechanism that drives the drill bits. The drill unit mentioned here includes a so-called dental handpiece. This dental handpiece includes what are called straight geared angle handpieces and contra handpieces.

この医療器具32は、力センサ30を介してハンド取付部14に固定される。すなわち、医療器具32は、多関節アーム6の先端部に取り付けられる。
位置追跡装置34は、医療支援装置1において予め規定された基準点と、患者の患部との相対的な位置関係を特定する周知の装置である。この位置追跡装置34にて特定した患者の患部は、施術位置と対応付けられる。そして、術者が医療行為を実施している間、位置追跡装置34は、患者の患部の位置を追跡する。
<1.2 ロボット制御部>
ロボット制御部40は、制御部42と記憶部50とを備え、多関節アーム6の関節アクチュエータ28を駆動する。
The medical instrument 32 is fixed to the hand attachment portion 14 via the force sensor 30. That is, the medical instrument 32 is attached to the tip of the articulated arm 6.
The position tracking device 34 is a well-known device that specifies the relative positional relationship between a reference point defined in advance in the medical support device 1 and the affected area of the patient. The affected part of the patient specified by the position tracking device 34 is associated with the treatment position. The position tracking device 34 tracks the position of the affected part of the patient while the surgeon performs the medical practice.
<1.2 Robot control unit>
The robot control unit 40 includes a control unit 42 and a storage unit 50 and drives the joint actuator 28 of the multi-joint arm 6.

制御部42は、少なくともROM44,RAM46,CPU48を備えた周知のマイクロコンピュータを有した制御装置である。記憶部50は、情報やデータを記憶する周知の装置である。   The control unit 42 is a control device having a known microcomputer including at least a ROM 44, a RAM 46, and a CPU 48. The storage unit 50 is a known device that stores information and data.

記憶部50には、術者が把持した医療器具32を施術位置まで移動させる場合に、医療器具32の移動を支援するように多関節アーム6を制御するアーム駆動処理をロボット制御部40が実行するための処理プログラムが格納されている。さらに、記憶部50には、アーム駆動処理において参照される位置姿勢対応マップが記憶されている。   In the storage unit 50, the robot control unit 40 executes an arm driving process for controlling the articulated arm 6 so as to support the movement of the medical instrument 32 when the medical instrument 32 held by the operator is moved to the operation position. A processing program is stored. Further, the storage unit 50 stores a position / orientation correspondence map referred to in the arm driving process.

ここで言う位置姿勢対応マップとは、施術位置が患者の顎骨におけるどの位置であるのかに応じて、医療器具32が取るべき姿勢及び多関節アーム6が取るべきアーム形態を示すマップである。   The position / orientation correspondence map referred to here is a map showing the posture to be taken by the medical instrument 32 and the arm form to be taken by the articulated arm 6 depending on which position in the patient's jaw bone the treatment position is.

なお、医療器具32が取るべき姿勢(以下、姿勢情報)とは、施術位置に対して医療器具32をどのような姿勢で接触させるべきなのかを表す情報である。この姿勢情報は、例えば、術者が施術位置に対して医療行為を実施する際の医療器具32の実空間上での傾きや、施術位置に対する医療器具32の進入角度などを含む。   The posture to be taken by the medical instrument 32 (hereinafter referred to as posture information) is information representing in what posture the medical instrument 32 should be brought into contact with the treatment position. This posture information includes, for example, the inclination of the medical instrument 32 in the real space when the surgeon performs a medical action on the treatment position, the approach angle of the medical instrument 32 with respect to the treatment position, and the like.

また、アーム形態とは、各関節部16,18,20,22,24,26の軸角度によって決定される複数のリンク8,10,12,14の姿勢からなる多関節アーム6の形態である。   The arm form is a form of the multi-joint arm 6 composed of the postures of the plurality of links 8, 10, 12, 14 determined by the axial angles of the joint parts 16, 18, 20, 22, 24, 26. .

位置姿勢マップは、施術位置の大まかな分類に応じて、各施術位置の分類ごとに予め規定された指定形態が示されている。なお、指定形態とは、以下の2つの条件を満たすアーム形態である。   The position / orientation map shows a pre-designated form for each treatment position classification according to the rough classification of treatment positions. The designated form is an arm form that satisfies the following two conditions.

条件1:多関節アーム6の先端部に取り付けられる医療器具32が、施術位置に対応して規定された姿勢で当該施術位置に到達可能なアーム形態であること。
条件2: 術者が医療行為をスムーズに達成可能な1つのアーム形態として予め規定されたアーム形態であること。
Condition 1: The medical instrument 32 attached to the distal end portion of the multi-joint arm 6 has an arm configuration that can reach the treatment position in a posture defined corresponding to the treatment position.
Condition 2: The arm form defined in advance as one arm form in which the surgeon can smoothly achieve medical practice.

また、ここで言う「術者が医療行為をスムーズに達成可能なアーム形態」とは、術者による医療行為を医療支援装置1が支援している際に、多関節アーム6の動作が不可能となることを低減するアーム形態である。術者が医療行為をスムーズに達成可能なアーム形態の例として、各施術位置に対して術者による医療行為を模擬的に実施し、その模擬的な医療行為によって、多関節アーム6の動作が不可能とならず、かつ、術者が医療行為を実施しやすいアーム形態を予め規定することが考えられる。つまり、指定形態は、実験の結果やシミュレーションの結果に基づいて予め規定されていればよい。   Further, the “arm form that allows the surgeon to smoothly achieve the medical practice” as used herein means that the articulated arm 6 cannot be operated when the medical support apparatus 1 supports the medical practice by the surgeon. It is the arm form which reduces becoming. As an example of an arm configuration in which the surgeon can smoothly achieve the medical practice, the medical practice by the surgeon is simulated for each treatment position, and the movement of the articulated arm 6 is performed by the simulated medical practice. It is conceivable to predetermine an arm configuration that is not impossible and is easy for an operator to perform medical practice. That is, the designation form may be defined in advance based on the result of the experiment or the result of the simulation.

換言すると、一般的に、垂直多関節アームは、アーム形態によっては、関節アクチュエータの動作が不可能となる。これを低減するために、本実施形態アーム駆動処理においては、予め用意した位置姿勢対応マップに従って、術者が手にした医療器具32を施術位置まで移動させる場合に、施術位置に応じて、多関節アーム6が取るべきアーム形態となるように多関節アーム6を動作させるアーム制御を実行する。   In other words, in general, the vertical articulated arm cannot operate the joint actuator depending on the arm configuration. In order to reduce this, in the arm driving process of the present embodiment, when the medical instrument 32 that the operator has obtained is moved to the treatment position according to the position / orientation correspondence map prepared in advance, Arm control for operating the multi-joint arm 6 is performed so that the joint arm 6 has an arm configuration to be taken.

すなわち、アーム制御とは、指定形態となるように多関節アーム6を動作させる制御である。
<1.3 アーム駆動処理>
次に、ロボット制御部40が実行するアーム駆動処理について説明する。
That is, the arm control is control for operating the articulated arm 6 so as to be in a designated form.
<1.3 Arm drive processing>
Next, an arm driving process executed by the robot control unit 40 will be described.

このアーム駆動処理は、当該アーム駆動処理を起動させる起動指令が入力されると、起動される。
そして、アーム駆動処理が起動されると、図3に示すように、ロボット制御部40は、予め立案された医療計画を取得し、その医療計画に含まれる施術位置を取得する(S110)。
The arm driving process is started when a start command for starting the arm driving process is input.
When the arm driving process is activated, as shown in FIG. 3, the robot control unit 40 acquires a medical plan prepared in advance and acquires a treatment position included in the medical plan (S110).

医療計画は、施術位置に対して、医療行為をどのような内容で実行するのか、医療器具32をどのような姿勢で施術位置に接触させるべきなのかなどを示す医療行為の計画であり、周知の手法により予め準備された計画である。   The medical plan is a plan for a medical practice that indicates what kind of content the medical practice is to be performed with respect to the surgical position, what kind of posture the medical instrument 32 should be brought into contact with the surgical position, etc. It is a plan prepared in advance by this method.

この医療計画には、コンピュータ断層撮影(即ち、CT)装置によって撮影した複数の断層画像に基づいて特定した、施術位置、その施術位置にインプラント体を埋入する角度、施術位置にインプラント体を埋入する深さを含む。なお、施術位置には、インプラント体を埋入する顎骨が上顎骨であるか下顎骨であるか、その顎骨における歯の位置を含む。   In this medical plan, the treatment position, the angle at which the implant body is placed at the treatment position, and the implant body are buried at the treatment position, which are specified based on a plurality of tomographic images taken by a computed tomography (ie, CT) apparatus. Including the depth to enter. The treatment position includes whether the jawbone into which the implant body is to be inserted is the maxilla or the mandible, and the position of the tooth in the jawbone.

さらに、医療計画には、術者が施術位置に対して医療行為を実施する際の医療器具32の進入角度や、その医療行為を実施する際の医療器具32の実空間上での傾きなどを含む。   Furthermore, the medical plan includes the approach angle of the medical instrument 32 when the surgeon performs the medical action on the treatment position, the inclination of the medical instrument 32 in the real space when the medical action is performed, and the like. Including.

なお、CTとは、Computed Tomographyの略である。
アーム駆動処理では、続いて、ロボット制御部40は、S110で取得した施術位置に対応する指定形態を、位置姿勢対応マップから特定する(S120)。具体的にS120では、ロボット制御部40は、位置姿勢対応マップに規定されている複数のアーム形態の中から、S110で取得した施術位置に対応するアーム形態を、施術位置に対応する指定形態として特定し取得する。
Note that CT is an abbreviation for Computed Tomography.
In the arm driving process, the robot control unit 40 then specifies a designation form corresponding to the treatment position acquired in S110 from the position / orientation correspondence map (S120). Specifically, in S120, the robot control unit 40 sets the arm form corresponding to the treatment position acquired in S110 among the plurality of arm forms defined in the position / orientation correspondence map as the designation form corresponding to the treatment position. Identify and get.

さらに、アーム駆動処理では、ロボット制御部40は、S120で取得した指定形態を実現する各関節アクチュエータ28の目標角度θ_goal(j)を算出する(S130)。目標角度θ_goal(j)の算出は、アーム形態を軸角度に変換する周知の手法に基づいて実行すればよい。なお、符号jは、関節アクチュエータ28を識別する識別子である。   Further, in the arm driving process, the robot control unit 40 calculates the target angle θ_goal (j) of each joint actuator 28 that realizes the designated form acquired in S120 (S130). The calculation of the target angle θ_goal (j) may be executed based on a known method for converting the arm configuration into an axial angle. Note that the symbol j is an identifier for identifying the joint actuator 28.

続いて、ロボット制御部40は、力センサ30にて検出した力の大きさ、及び力の向きを取得する(S140)。そして、ロボット制御部40は、S140で取得した力の大きさ及び力の向きに基づいて移動ベクトルdXを算出する(S150)。   Subsequently, the robot control unit 40 acquires the magnitude of the force detected by the force sensor 30 and the direction of the force (S140). Then, the robot control unit 40 calculates the movement vector dX based on the magnitude and direction of the force acquired in S140 (S150).

ここで言う移動ベクトルdXとは、医療器具32を予め規定された単位時間移動させる場合の多関節アーム6の先端部における移動の方向及び移動量を表すベクトルである。S150における移動ベクトルdXの算出では、医療器具32を、S140で取得した力の大きさ及び力の向きで継続して移動させるものと仮定した場合に、多関節アーム6の先端部が移動する移動の方向及び移動距離(即ち、移動量)を、移動ベクトルdXとして求めればよい。   The movement vector dX here is a vector representing the direction and amount of movement of the tip of the articulated arm 6 when the medical instrument 32 is moved for a predetermined unit time. In the calculation of the movement vector dX in S150, when it is assumed that the medical instrument 32 is continuously moved with the magnitude and direction of the force acquired in S140, the movement of the tip of the multi-joint arm 6 moves. And the movement distance (that is, the movement amount) may be obtained as the movement vector dX.

続いて、アーム駆動処理では、ロボット制御部40は、移動ベクトルdXに従って、多関節アーム6の先端部を移動させた場合に、多関節アーム6の先端部が単位時間後に位置する位置P(t+1)を、下記(1)式に基づいて算出する(S160)。   Subsequently, in the arm driving process, when the robot control unit 40 moves the tip of the articulated arm 6 according to the movement vector dX, the position P (t + 1) where the tip of the articulated arm 6 is located after a unit time. ) Is calculated based on the following equation (1) (S160).

なお、(1)式におけるP(t)は、時刻tにおける多関節アーム6の先端部の位置である。
さらに、アーム駆動処理では、ロボット制御部40は、推定角度θ(j,t+1)を算出する(S170)。ここで言う推定角度θ(j,t+1)は、多関節アーム6の先端部の位置P(t+1)における各関節アクチュエータ28の軸角度である。
Note that P (t) in the equation (1) is the position of the tip of the articulated arm 6 at time t.
Further, in the arm driving process, the robot control unit 40 calculates the estimated angle θ (j, t + 1) (S170). The estimated angle θ (j, t + 1) here is the axial angle of each joint actuator 28 at the position P (t + 1) of the tip of the multi-joint arm 6.

この推定角度θ(t+1)の算出は、多関節アーム6の先端部の位置を各関節アクチュエータ28の軸角度に変換する周知の手法に基づいて実行すればよい。
そして、ロボット制御部40は、推定角度θ(j,t+1)が目標角度θ_goal(j)に近づくか否かを判定する(S180)。具体的にS180では、ロボット制御部40は、対応する関節アクチュエータ28ごとに、推定結果それぞれが、対応する現況値それぞれよりも小さいか否かを判定する。ここで言う推定結果とは、目標角度θ_goal(j)から推定角度θ(j,t+1)を減算した結果である。また、現況値とは、目標角度θ_goal(j)から現時点tでの軸角度θ(j,t)を減算した結果である。
The calculation of the estimated angle θ (t + 1) may be performed based on a known method for converting the position of the tip of the multi-joint arm 6 into the axis angle of each joint actuator 28.
Then, the robot control unit 40 determines whether or not the estimated angle θ (j, t + 1) approaches the target angle θ_goal (j) (S180). Specifically, in S180, the robot control unit 40 determines, for each corresponding joint actuator 28, whether each estimation result is smaller than each corresponding current value. The estimation result referred to here is the result of subtracting the estimated angle θ (j, t + 1) from the target angle θ_goal (j). The current value is a result of subtracting the shaft angle θ (j, t) at the current time t from the target angle θ_goal (j).

そして、推定結果が、対応する現況値以上であれば(S180:NO)、ロボット制御部40は、図4に示すように、推定角度θ(j,t+1)が目標角度θ_goal(j)から遠ざかるものとして、詳しくは後述するS200へとアーム駆動処理を移行させる。   If the estimation result is equal to or greater than the corresponding current value (S180: NO), the robot controller 40 moves the estimated angle θ (j, t + 1) away from the target angle θ_goal (j) as shown in FIG. As an example, the arm driving process is shifted to S200 described later in detail.

一方、推定結果が、対応する現況値よりも小さければ(S180:YES)、ロボット制御部40は、推定角度θ(j,t+1)が目標角度θ_goal(j)に近づくものとして、アーム駆動処理をS190へと移行させる。   On the other hand, if the estimation result is smaller than the corresponding current value (S180: YES), the robot control unit 40 performs the arm driving process on the assumption that the estimated angle θ (j, t + 1) approaches the target angle θ_goal (j). The process proceeds to S190.

そのS190では、ロボット制御部40は、S150で算出した移動ベクトルdXに従って、多関節アーム6の経路が連続する制御であり、アーム制御の1つであるCP制御を実行する。ここで言うCP制御とは、周知のContinios path制御である。本実施形態におけるCP制御では、多関節アーム6の先端部の経路が、連続、かつ術者に把持された医療器具32の移動経路の通りとなるように、多関節アーム6の動作を制御する。   In S190, the robot control unit 40 performs control in which the path of the articulated arm 6 is continuous according to the movement vector dX calculated in S150, and executes CP control which is one of arm control. The CP control referred to here is the well-known Continios path control. In the CP control in the present embodiment, the operation of the articulated arm 6 is controlled so that the path of the tip of the articulated arm 6 is continuous and follows the movement path of the medical instrument 32 held by the operator. .

ロボット制御部40は、その後、詳しくは後述するS230へとアーム駆動処理を移行させる。
なお、推定角度θ(j,t+1)が目標角度θ_goal(j)から遠ざかる場合(S180:YES)に移行されるS200では、ロボット制御部40は、多関節アーム6の先端部の移動量の絶対値(以下、移動量絶対値)dPが最大となる各関節アクチュエータ28の軸角度の制御量dθ(j,t+1)を算出する。
The robot controller 40 then shifts the arm driving process to S230, which will be described in detail later.
In S200, where the estimated angle θ (j, t + 1) moves away from the target angle θ_goal (j) (S180: YES), the robot control unit 40 determines the absolute amount of movement of the tip of the articulated arm 6. A control amount dθ (j, t + 1) of the shaft angle of each joint actuator 28 having a maximum value (hereinafter referred to as an absolute value of movement amount) dP is calculated.

なお、移動量絶対値dPは、以下の(2)式によって表される。   The movement amount absolute value dP is expressed by the following equation (2).

この(2)式における符号“JtoP”は、軸角度を、多関節アーム6の先端部の変化量へと変換する周知の関数を意味する。
また、具体的にS200では、以下の2つの条件を満たす各関節アクチュエータ28の軸角度の制御量dθ(j,t+1)を算出する。
The symbol “JtoP” in the equation (2) means a known function for converting the shaft angle into the amount of change of the tip of the articulated arm 6.
Specifically, in S200, the control amount dθ (j, t + 1) of the shaft angle of each joint actuator 28 that satisfies the following two conditions is calculated.

第1条件:移動量絶対値dPが最大となること。
第2条件:図5に示すように、移動ベクトルdXに従って多関節アーム6の先端部を移動させる場合に比べて、移動量絶対値dPが大きいこと。
First condition: The movement amount absolute value dP is maximized.
Second condition: As shown in FIG. 5, the movement amount absolute value dP is larger than the case where the tip of the articulated arm 6 is moved according to the movement vector dX.

なお、制御量dθ(j,t+1)は、下記(3)式によって表される。   The control amount dθ (j, t + 1) is expressed by the following equation (3).

各関節アクチュエータ28の軸角度の制御量dθの算出方法は、PTP制御に周知の手法を用いればよいため、ここでの詳しい説明は省略する。
さらに、アーム駆動処理では、ロボット制御部40は、S200で算出した各関節アクチュエータ28の軸角度の制御量dθに従って、多関節アーム6の先端部を移動させる場合の各関節アクチュエータ28の軸角度θ(j,t+1)を、下記(4)式に基づいて算出する(S210)。
Since the calculation method of the control amount dθ of the shaft angle of each joint actuator 28 may be a well-known method for PTP control, detailed description thereof is omitted here.
Further, in the arm driving process, the robot control unit 40 moves the tip of the articulated arm 6 according to the control amount dθ of the axis angle of each joint actuator 28 calculated in S200. (J, t + 1) is calculated based on the following equation (4) (S210).

そして、アーム駆動処理では、S210で算出した軸角度θ(j,t+1)となるように、多関節アーム6を駆動する(S220)。すなわち、S220では、アーム制御の1つとしてPTP制御が実行される。なお、PTP制御とは、多関節アーム6の先端部の経路が不連続となる制御であり、周知のPoint to Point制御の略である。本実施形態におけるPTP制御では、多関節アーム6の先端部の経路が、術者に把持された医療器具32の移動経路の通りではなく、指定形態が実現されるように、医療器具32の移動経路が不連続となる多関節アーム6の動作が実現される。   In the arm driving process, the articulated arm 6 is driven so as to be the shaft angle θ (j, t + 1) calculated in S210 (S220). That is, in S220, PTP control is executed as one of the arm controls. Note that PTP control is control in which the path of the tip of the articulated arm 6 is discontinuous, and is an abbreviation for well-known Point to Point control. In the PTP control in the present embodiment, the movement of the medical instrument 32 is performed so that the path of the distal end portion of the articulated arm 6 is not according to the movement path of the medical instrument 32 held by the operator but a specified form is realized. The operation of the articulated arm 6 in which the path becomes discontinuous is realized.

ロボット制御部40は、その後、アーム駆動処理をS230へと移行させる。
そのS230では、ロボット制御部40は、対象値が、予め規定された許容値dεよりも小さいか否かを判定する。ここで言う対象値とは、各関節アクチュエータ28それぞれの目標角度θ_goal(j)から、対応する関節アクチュエータ28それぞれの現時点tでの軸角度θ(j,t)を減算した結果である。
Thereafter, the robot control unit 40 shifts the arm driving process to S230.
In S230, the robot control unit 40 determines whether or not the target value is smaller than a predetermined allowable value dε. The target value referred to here is the result of subtracting the axis angle θ (j, t) at the current time t of each corresponding joint actuator 28 from the target angle θ_goal (j) of each joint actuator 28.

このS230での判定の結果、対象値が許容値dε以上であれば(S230:NO)、ロボット制御部40は、アーム駆動処理をS140へと戻す。
一方、S230での判定の結果、対象値が許容値dεよりも小さければ(S230:YES)、ロボット制御部40は、各関節アクチュエータ28の軸角度が目標角度θ_goal(j)に一致するものと判定し、本アーム駆動処理を終了する。
As a result of the determination in S230, if the target value is greater than or equal to the allowable value dε (S230: NO), the robot control unit 40 returns the arm driving process to S140.
On the other hand, if the result of determination in S230 is that the target value is smaller than the allowable value dε (S230: YES), the robot controller 40 determines that the axis angle of each joint actuator 28 matches the target angle θ_goal (j). Determination is made, and this arm driving process is terminated.

その後、ロボット制御部40は、術者による医療行為を支援するための医療支援処理を実行する。
[2.実施形態の効果]
(2.1) 以上説明したように、医療支援装置1によれば、術者が多関節アーム6の構造を熟知していなかったとしても、指定形態を実現できる。
Thereafter, the robot control unit 40 executes a medical support process for supporting a medical action by the operator.
[2. Effects of the embodiment]
(2.1) As described above, according to the medical support device 1, even if the surgeon is not familiar with the structure of the articulated arm 6, the designated form can be realized.

(2.2) 特に、指定形態は、術者が医療行為をスムーズに達成可能なアーム形態であるため、医療支援装置1によれば、術者が医療行為を実施している際に多関節アーム6の関節部16,18,20,22,24,26が動作不可能となることを低減できる。   (2.2) In particular, the designated form is an arm form that allows the surgeon to smoothly achieve the medical action. Therefore, according to the medical support apparatus 1, when the surgeon is performing the medical action, the joint is articulated. The inability to operate the joint portions 16, 18, 20, 22, 24, 26 of the arm 6 can be reduced.

(2.3) 換言すると、医療支援装置1によれば、医療器具32が施術位置に到達した時点での多関節アーム6の形態が、医療行為の実施中に関節部16,18,20,22,24,26の動作が困難な形態となることを回避できる。   (2.3) In other words, according to the medical support device 1, the form of the multi-joint arm 6 at the time when the medical instrument 32 reaches the treatment position is the joint portion 16, 18, 20, It can be avoided that the operations of 22, 24, and 26 are difficult.

したがって、医療支援装置1によれば、医療行為の進捗をスムーズなものとすることができる。
(2.4) アーム駆動処理においては、力センサ30で検出した力の大きさ及び向きに従って多関節アーム6を駆動させることが、多関節アーム6の駆動としてスムーズであれば、CP制御を実行することができる。
Therefore, according to the medical support device 1, the progress of the medical practice can be made smooth.
(2.4) In the arm driving process, if the articulated arm 6 is driven according to the magnitude and direction of the force detected by the force sensor 30 and the driving of the articulated arm 6 is smooth, CP control is executed. can do.

しかも、アーム駆動処理では、CP制御を実行する具体的な条件を、移動ベクトルdXを算出するごとに推定角度θ(j,t+1)を算出し、その算出した推定角度θ(j,t+1)が目標角度に近づく場合としている。   In addition, in the arm driving process, an estimated angle θ (j, t + 1) is calculated every time the movement vector dX is calculated as a specific condition for executing the CP control, and the calculated estimated angle θ (j, t + 1) is calculated. It is assumed that the target angle is approached.

このため、医療支援装置によれば、CP制御の実行の可否を、移動ベクトルdXを算出するごとに判定でき、長期に渡って、多関節アーム6の駆動を術者の意図通りとすることができる。   Therefore, according to the medical support device, whether or not the CP control can be performed can be determined every time the movement vector dX is calculated, and the articulated arm 6 can be driven as intended by the operator over a long period of time. it can.

(2.5) アーム駆動処理においては、移動ベクトルdXに従って多関節アーム6の先端を移動させると、各関節部16,18,20,22,24,26の軸角度が目標角度から遠ざかる場合には、PTP制御を実行している。   (2.5) In the arm driving process, when the tip of the multi-joint arm 6 is moved according to the movement vector dX, the axial angles of the joint portions 16, 18, 20, 22, 24, 26 move away from the target angle. Performs PTP control.

つまり、医療支援装置1によれば、力センサ30で検出した力の大きさ及び向きに従って多関節アーム6を駆動させることが、多関節アーム6の駆動としてスムーズでない場合に、PTP制御にて多関節アーム6の動作を実現できる。   That is, according to the medical support device 1, when the articulated arm 6 is not driven smoothly according to the magnitude and direction of the force detected by the force sensor 30, when the articulated arm 6 is not smoothly driven, The operation of the joint arm 6 can be realized.

医療支援装置1によれば、多関節アーム6の先端、ひいては、医療器具32を施術位置へとより確実に移動させることができる。
[3.その他の実施形態]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
According to the medical support device 1, the tip of the articulated arm 6, and consequently the medical instrument 32, can be moved more reliably to the treatment position.
[3. Other Embodiments]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is possible to implement in various aspects.

(3.1) 上記実施形態のアーム駆動処理では、医療器具32を把持した術者が、その医療器具32を移動させる場合に、施術位置に応じて、多関節アーム6が取るべきアーム形態となるように多関節アーム6を動作させていた。しかしながら、アーム駆動処理において、施術位置に応じて、多関節アーム6が取るべきアーム形態となるように多関節アーム6を動作させる場合に、医療器具32を術者が移動させなくともよい。   (3.1) In the arm driving process of the above embodiment, when the surgeon holding the medical instrument 32 moves the medical instrument 32, the arm form to be taken by the articulated arm 6 according to the treatment position The articulated arm 6 was operated so as to be. However, in the arm driving process, when the articulated arm 6 is operated so that the articulated arm 6 has an arm configuration to be taken according to the treatment position, the operator does not have to move the medical instrument 32.

すなわち、アーム駆動処理においては、施術位置を取得すると、その施術位置に応じて、多関節アーム6が取るべきアーム形態となるように多関節アーム6を自動的に動作させてもよい。   That is, in the arm driving process, when the treatment position is acquired, the articulated arm 6 may be automatically operated so that the articulated arm 6 has an arm configuration to be taken according to the treatment position.

この場合のアーム駆動処理では、医療器具32の位置が、施術位置から、予め規定された規定距離以上離れた位置に配置されるように、多関節アーム6を動作させることが好ましい。   In the arm driving process in this case, it is preferable to operate the articulated arm 6 so that the position of the medical instrument 32 is arranged at a position separated from the treatment position by a predetermined distance or more.

(3.2) 上記実施形態においては、医療支援装置1が支援する医療行為として、歯科インプラントを想定していたが、医療支援装置1が支援する医療行為は、歯科インプラントに限るものではない。例えば、医療支援装置1が支援する医療行為は、外科手術であってもよいし、内科医療であってもよいし、歯科インプラント以外の歯科医療であってもよいし、その他の医療行為であってもよい。   (3.2) In the said embodiment, although the dental implant was assumed as a medical action which the medical assistance apparatus 1 supports, the medical action which the medical assistance apparatus 1 supports is not restricted to a dental implant. For example, the medical action supported by the medical support device 1 may be surgery, internal medicine, dental care other than dental implants, or other medical actions. May be.

そして、施術位置は、インプラント体を埋入する患者の顎骨の位置(部位)に限るものではなく、例えば、外科手術が必要な患者の患部や、内科医療が必要な患者の患部、歯科医療が必要な患者の患部であってもよい。   The treatment position is not limited to the position (part) of the patient's jawbone in which the implant body is to be implanted. For example, the affected area of a patient requiring surgery, the affected area of a patient requiring medical care, and dental care It may be an affected part of a patient who is necessary.

(3.3) 医療器具32は、歯科医療に用いるドリルユニットに限るものではなく、各種の医療行為に用いられる道具であってもよい。この場合の各種医療行為に用いられる道具は、例えば、メスや鉗子などの手術器具であってもよいし、その他の医療器具であってもよい。   (3.3) The medical instrument 32 is not limited to a drill unit used for dentistry, and may be a tool used for various medical practices. In this case, the tool used for various medical activities may be, for example, a surgical instrument such as a scalpel or forceps, or other medical instrument.

(3.4) 上記実施形態において、医療支援装置1は、垂直多関節アームを多関節アーム6として備えていたが、医療支援装置1が備えるアームは、これに限るものではない。例えば、医療支援装置1は、水平多関節アームを多関節アーム6として備えていてもよい。   (3.4) In the above embodiment, the medical support device 1 includes the vertical multi-joint arm as the multi-joint arm 6, but the arm provided in the medical support device 1 is not limited to this. For example, the medical support device 1 may include a horizontal articulated arm as the articulated arm 6.

(3.5) 上記実施形態におけるロボット制御部40が実行する機能の一部または全部は、一つあるいは複数のIC等によりハードウェア的に構成されていてもよい。
(3.6) 上記実施形態においては、記憶部50にプログラムが格納されていたが、プログラムを格納する記憶媒体は、これに限るものではなく、半導体メモリなどの非遷移的実体的記憶媒体に格納されていてもよい。
(3.5) Part or all of the functions executed by the robot control unit 40 in the above embodiment may be configured by hardware using one or a plurality of ICs.
(3.6) In the above embodiment, the program is stored in the storage unit 50. However, the storage medium for storing the program is not limited to this, and a non-transitional tangible storage medium such as a semiconductor memory is used. It may be stored.

(3.7)また、制御部42は非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行してもよい。このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実現される。   (3.7) The control unit 42 may execute a program stored in a non-transitional tangible recording medium. By executing this program, a method corresponding to the program is realized.

(3.8) なお、「特許請求の範囲」及び「課題を解決するための手段」の欄に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。   (3.8) It should be noted that the reference numerals in parentheses described in the columns of “Claims” and “Means for Solving the Problems” are the specific means described in the embodiments described later as one aspect. The correspondence relationship is shown and does not limit the technical scope of the present invention.

(3.9) 上記実施形態の構成の一部を省略した態様も本発明の実施形態である。また、上記実施形態と変形例とを適宜組み合わせて構成される態様も本発明の実施形態である。また、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される発明の本質を逸脱しない限度において考え得るあらゆる態様も本発明の実施形態である。
[4.対応関係の一例]
アーム駆動処理におけるS110を実行することで得られる機能が位置取得部に相当する。S120を実行することで得られる機能が形態特定部に相当する。
(3.9) The aspect which abbreviate | omitted a part of structure of the said embodiment is also embodiment of this invention. Further, an aspect configured by appropriately combining the above embodiment and the modification is also an embodiment of the present invention. Moreover, all the aspects which can be considered in the limit which does not deviate from the essence of the invention specified by the wording described in the claims are the embodiments of the present invention.
[4. Example of correspondence]
The function obtained by executing S110 in the arm driving process corresponds to the position acquisition unit. The function obtained by executing S120 corresponds to the form specifying unit.

S130からS230を実行することで得られる機能が制御部に相当する。S130を実行することで得られる機能が目標算出部に相当する。S150を実行することで得られる機能が移動算出部に相当する。また、S180からS230を実行することで得られる機能が実行部に相当する。S160,S170を実行することで得られる機能が推定算出部に相当する。   The function obtained by executing S130 to S230 corresponds to the control unit. The function obtained by executing S130 corresponds to the target calculation unit. The function obtained by executing S150 corresponds to the movement calculation unit. The function obtained by executing S180 to S230 corresponds to the execution unit. The function obtained by executing S160 and S170 corresponds to the estimation calculation unit.

1…医療支援装置 4…基台 6…多関節アーム 8…ベース部 10…上腕部 12…前腕部 14…ハンド取付部 16,18,20,22,24,26…関節部 28…関節アクチュエータ 29…位置検出部 30…力センサ 32…医療器具 34…位置追跡装置 40…ロボット制御部 42…制御部 44…ROM 46…RAM 48…CPU 50…記憶部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Medical assistance apparatus 4 ... Base 6 ... Articulated arm 8 ... Base part 10 ... Upper arm part 12 ... Forearm part 14 ... Hand attaching part 16, 18, 20, 22, 24, 26 ... Joint part 28 ... Joint actuator 29 ... Position detecting unit 30 ... Force sensor 32 ... Medical instrument 34 ... Position tracking device 40 ... Robot control unit 42 ... Control unit 44 ... ROM 46 ... RAM 48 ... CPU 50 ... Storage unit

Claims (5)

複数のリンク(8,10,12,14)が回転可能な関節部(16,18,20,22,24,26)を介して直列に連結された多関節アーム(6)と、
医療行為を受ける患者の患部の位置を表す施術位置を取得する位置取得部(40,S110)と、
前記関節部の軸角度によって前記複数のリンクの姿勢が決定された前記多関節アームの形態それぞれをアーム形態とし、
前記アーム形態の中で、前記多関節アームの先端部に取り付けられる医療器具(32)が、前記施術位置に対応して予め規定された姿勢で当該施術位置に到達可能な1つのアーム形態であり、術者が前記医療行為をスムーズに達成可能な1つのアーム形態として前記施術位置に応じて予め規定された前記アーム形態である指定形態を、前記位置取得部で取得した前記施術位置に基づいて特定する形態特定部(40,S120)と、
前記形態特定部で特定した指定形態となるように前記多関節アームを動作させる制御であるアーム制御を実行する制御部(40,S130〜S230)と、
を備える、医療支援装置(1)。
A multi-joint arm (6) in which a plurality of links (8, 10, 12, 14) are connected in series via rotatable joints (16, 18, 20, 22, 24, 26);
A position acquisition unit (40, S110) for acquiring a treatment position representing the position of the affected part of a patient undergoing medical practice;
Each form of the multi-joint arm in which postures of the plurality of links are determined by an axial angle of the joint part is an arm form,
Among the arm forms, the medical instrument (32) attached to the tip of the articulated arm is one arm form that can reach the treatment position in a posture defined in advance corresponding to the treatment position. Based on the treatment position acquired by the position acquisition unit, the designated form that is the arm form that is prescribed in advance according to the treatment position as one arm form that allows the surgeon to smoothly achieve the medical action A form identifying unit (40, S120) to identify;
A control unit (40, S130 to S230) that executes arm control, which is control for operating the articulated arm so as to be in the designated form specified by the form specifying unit;
A medical support device (1) comprising:
前記多関節アームの先端部に設置され、前記医療器具に加わる力の大きさ及び向きを検出する力センサ(30)を更に備え、
前記制御部は、
前記形態特定部で特定した指定形態を実現する前記関節部それぞれの軸角度である目標角度を算出する目標算出部(40,S130)と、
前記力センサで検出した力の大きさ及び向きに従って、前記多関節アームの先端部を移動させる移動の方向及び移動量を表す移動ベクトルを算出する移動算出部(40,S150)と、
前記移動算出部で算出した移動ベクトルに従って前記多関節アームの先端部を移動させると、前記関節部の各軸角度が前記目標角度に近づく場合、当該移動ベクトルに従って、前記多関節アームの先端部の経路が連続する制御であるCP制御を前記アーム制御として実行する実行部(40,S180〜S230)と、
を更に備える、請求項1に記載の医療支援装置。
A force sensor (30) installed at the tip of the articulated arm and detecting the magnitude and direction of the force applied to the medical instrument;
The controller is
A target calculation unit (40, S130) that calculates a target angle that is an axial angle of each of the joints that realizes the specified form specified by the form specifying unit;
A movement calculation unit (40, S150) for calculating a movement vector representing the direction and amount of movement for moving the tip of the articulated arm according to the magnitude and direction of the force detected by the force sensor;
When the tip of the articulated arm is moved according to the movement vector calculated by the movement calculating unit, when each axis angle of the joint approaches the target angle, the tip of the articulated arm is moved according to the movement vector. An execution unit (40, S180 to S230) that executes CP control as a control of continuous paths as the arm control;
The medical support apparatus according to claim 1, further comprising:
前記移動算出部は、前記力センサで検出した力の大きさ及び向きを取得するごとに、前記移動ベクトルを算出し、
前記制御部は、
前記移動算出部で前記移動ベクトルを算出するごとに、当該移動ベクトル分、前記多関節アームの先端部を移動させた前記関節部それぞれの軸角度である推定角度を算出する推定算出部(40,S160,S170)を更に備え、
前記実行部は、
前記推定算出部で算出した推定角度が前記目標角度に近づく場合、前記CP制御を前記アーム制御として実行する、請求項2に記載の医療支援装置。
The movement calculation unit calculates the movement vector every time the magnitude and direction of the force detected by the force sensor are acquired,
The controller is
Each time the movement vector is calculated by the movement calculation unit, an estimation calculation unit (40, 40) that calculates an estimated angle that is an axis angle of each joint unit that has moved the tip of the multi-joint arm by the movement vector. S160, S170)
The execution unit is
The medical support device according to claim 2, wherein the CP control is executed as the arm control when the estimated angle calculated by the estimation calculation unit approaches the target angle.
前記実行部は、
前記移動算出部で算出した移動ベクトルに従って前記多関節アームの先端を移動させると、前記関節部の各軸角度が前記目標角度から遠ざかる場合、前記多関節アームの先端部の経路が不連続となる制御であるPTP制御を前記アーム制御として実行する、請求項2または請求項3に記載の医療支援装置。
The execution unit is
When the tip of the articulated arm is moved according to the movement vector calculated by the movement calculating unit, the path of the tip of the articulated arm becomes discontinuous when each axis angle of the joint is moved away from the target angle. The medical support apparatus according to claim 2 or 3, wherein PTP control as control is executed as the arm control.
前記実行部は、
前記移動算出部で算出した移動ベクトル分、前記多関節アームの先端部を移動させる場合に比べて、前記多関節アームの先端部の移動量が多く、かつ、前記多関節アームの先端部の移動量が最大となることを満たす、前記関節部それぞれの軸角度となるように前記多関節アームを動作させることを、前記PTP制御として実行する、請求項4に記載の医療支援装置。
The execution unit is
The amount of movement of the tip of the articulated arm is larger than the amount of movement of the tip of the articulated arm by the movement vector calculated by the movement calculating unit, and the movement of the tip of the articulated arm is large. The medical support apparatus according to claim 4, wherein the PTP control is executed to operate the multi-joint arm so that the axial angle of each joint unit satisfies a maximum amount.
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