手术辅助系统、手术辅助系统的控制装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种手术辅助系统。在该手术辅助系统中，控制部计算出动作速度信号，计算出第一滤波器后信号，计算出限制后信号，计算出第二滤波器后信号，并基于第二滤波器后信号来计算出输出位置信号。计算出输出位置信号。计算出输出位置信号。

【技术实现步骤摘要】
手术辅助系统、手术辅助系统的控制装置及控制方法


[0001]本专利技术涉及手术辅助系统、手术辅助系统的控制装置以及手术辅助系统的控制方法，特别涉及基于操作部所接受到的操作来控制医疗器具的动作的手术辅助系统、手术辅助系统的控制装置以及手术辅助系统的控制方法。

技术介绍

[0002]以往，公知有基于操作部所接受到的操作来控制医疗器具的移动的外科用机器人系统。
[0003]在美国专利第7865269号说明书中，公开了如下的机器人手术系统，即、具备：控制台，具有供外科医生操作的主机械手(操作部)；和从机械手(臂)，基于主机械手所接受到的外科医生的操作而移动。在该机器人手术系统中，在从机械手的末端，设置有工具(医疗器具)。从机械手包括通过关节连接的多个连杆。
[0004]另外，在美国专利第7865269号说明书的机器人手术系统中，以与从机械手(臂)的关节对应的方式设置有关节控制部。关节控制部对来自主机械手侧的关节位置指令值应用线性滤波器。然后，将应用线性滤波器后的关节位置指令值发送至关节，驱动关节。由此，关节位置指令值(信号)的振动通过线性滤波器而被减少，因此在基于关节位置指令值来使从机械手动作时，能够减少从机械手的振动。另外，关节控制部将由编码器检测到的关节的位置信息反馈至主机械手侧。上述的线性滤波器产生控制的延迟，因此在美国专利第7865269号说明书中，通过在该反馈的路径设置反向滤波器，补偿控制的延迟。
[0005]然而，在美国专利第7865269号说明书的机器人手术系统中，在将由编码器检测到的从机械手的关节的位置信息反馈至主机械手侧的路径上，设置有用于补偿控制的延迟的反向滤波器。因此，在美国专利第7865269号说明书的机器人手术系统中，虽然能够通过线性滤波器减少从主机械手(操作者侧装置)侧发送至从机械手(患者侧装置)侧的关节位置指令值(信号)的振动，但存在不能够在从主机械手(操作者侧装置)侧发送至从机械手(患者侧装置)侧的关节位置指令值(信号)中补偿(减少)控制的延迟这样的问题点。

技术实现思路

[0006]本专利技术是为了解决上述那样的课题而完成的，本专利技术的一个目的在于提供一种能够在从操作者侧装置侧发送至患者侧装置侧的信号中减少信号的振动来减少患者侧装置的振动，并且减少控制的延迟的手术辅助系统、手术辅助系统的控制装置以及手术辅助系统的控制方法。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术的第一实施方式所涉及的手术辅助系统具备：患者侧装置，包括在前端侧安装医疗器具的臂；操作者侧装置，包括接受对医疗器具的操作的操作部；以及控制部，基于输入位置信号，输出表示医疗器具的位置的输出位置信号，控制医疗器具的动作，其中，输入位置信号表示与接受到的操作对应的医疗器具的位置，控制部基于输入位置信号，计算出与医疗器具的动作速度有关的信号亦即动作速度信号，对动作速度
信号应用第一滤波器，计算出第一滤波器后信号，其中，第一滤波器使计算出的动作速度信号的第一频带的成分放大，对第一滤波器后信号施加限制，计算出限制后信号，对限制后信号应用使第一频带的成分减少的第二滤波器，计算出第二滤波器后信号，基于第二滤波器后信号，计算出输出位置信号。此外，动作速度信号是包含速度信号、加速度信号以及加加速度信号中的任一个的概念。
[0008]在本专利技术的第一实施方式所涉及的手术辅助系统中，如上所述，控制部基于输入位置信号，计算出与医疗器具的动作速度有关的信号亦即动作速度信号，对动作速度信号应用第一滤波器，计算出第一滤波器后信号，其中，第一滤波器使计算出的动作速度信号的第一频带的成分放大，对第一滤波器后信号施加限制，计算出限制后信号，对限制后信号应用使第一频带的成分减少的第二滤波器，计算出第二滤波器后信号，基于第二滤波器后信号，计算出输出位置信号。这里，在不应用第一滤波器而仅应用第二滤波器的情况下，动作速度信号的第一频带的成分被减少，因此通过基于成分减少后的动作速度信号来计算出医疗器具的输出位置信号，能够减少动作速度信号的振动，另一方面，会产生由应用第二滤波器引起的控制的延迟(相位的延迟)。因此，如上所述，通过应用第一滤波器和第二滤波器两者，由第一滤波器产生的控制(相位)的超前和由第二滤波器产生的控制(相位)的延迟相抵消，因此能够减少控制的延迟。此外，若单是应用第一滤波器和第二滤波器，则成为对动作速度信号不进行任何作用的状态。因此，如上所述，通过对第一滤波器后信号施加限制并计算出限制后信号，可以去除动作速度信号的第一频带的成分中的比较大的成分，因此通过基于去除后的限制后信号来计算出医疗器具的输出位置信号，能够减少动作速度信号的振动。这些结果是，能够在从操作者侧装置侧发送至患者侧装置侧的信号中减少信号的振动来减少患者侧装置的振动，并且减少控制的延迟。
[0009]本专利技术的第二实施方式所涉及的手术辅助系统的控制装置是具备包括在前端侧安装医疗器具的臂的患者侧装置、包括接受对医疗器具的操作的操作部的操作者侧装置、以及控制部的手术辅助系统的控制装置，其特征在于，具备控制部，控制部基于输入位置信号，输出表示医疗器具的位置的输出位置信号，控制医疗器具的动作的控制部，其中，输入位置信号表示与接受到的操作对应的医疗器具的位置，控制部基于输入位置信号，计算出与医疗器具的动作速度有关的信号亦即动作速度信号，对动作速度信号应用第一滤波器，计算出第一滤波器后信号，其中，第一滤波器使计算出的动作速度信号的第一频带的成分放大，对第一滤波器后信号进行限制，计算出限制后信号，对限制后信号应用减少第一频带的成分的第二滤波器，计算出第二滤波器后信号，基于第二滤波器后信号，计算出输出位置信号。
[0010]在本专利技术的第二实施方式所涉及的手术辅助系统的控制装置中，如上所述，控制部基于输入位置信号，计算出与医疗器具的动作速度有关的信号亦即动作速度信号，对动作速度信号应用第一滤波器，计算出第一滤波器后信号，其中，第一滤波器使计算出的动作速度信号的第一频带的成分放大，对第一滤波器后信号进行限制，计算出限制后信号，对限制后信号应用使第一频带的成分减少的第二滤波器，计算出第二滤波器后信号，基于第二滤波器后信号，计算出输出位置信号。这里，在不应用第一滤波器而仅应用第二滤波器的情况下，动作速度信号的第一频带的成分被减少，因此通过基于成分减少后的动作速度信号来计算出医疗器具的输出位置信号，能够减少动作速度信号的振动，另一方面，会产生由应
用第二滤波器引起的控制的延迟(相位的延迟)。因此，如上所述，通过应用第一滤波器和第二滤波器两者，由第一滤波器产生的控制(相位)的超前和由第二滤波器产生的控制(相位)的延迟相抵消，因此能够减少控制的延迟。此外，若仅仅应用第一滤波器和第二滤波器，则成为对动作速度信号不进行任何作用的状态。因此，如上所述，通过对第一滤波器后信号进行限制并计算出限制后信号，可以去除动作速度信号的第一频带的成分中的比较大的成分，因此通过基于去除后的限制后信号来计算出医疗器具的输出位置信号，能够减少动作速度信号的振动。这些结果是，能够提供一种能够在从操作者侧装置侧发送至患者侧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种手术辅助系统，其特征在于，具备：患者侧装置，包括在前端侧安装医疗器具的臂；操作者侧装置，包括接受对所述医疗器具的操作的操作部；以及控制部，基于输入位置信号，输出表示所述医疗器具的位置的输出位置信号，控制所述医疗器具的动作，其中，所述输入位置信号表示与接受到的所述操作对应的所述医疗器具的位置，所述控制部构成为，基于所述输入位置信号，计算出与所述医疗器具的动作速度有关的信号亦即动作速度信号，对所述动作速度信号应用第一滤波器，计算出第一滤波器后信号，其中，所述第一滤波器使计算出的所述动作速度信号的第一频带的成分放大，对所述第一滤波器后信号施加限制，计算出限制后信号，对所述限制后信号应用使所述第一频带的成分减少的第二滤波器，计算出第二滤波器后信号，基于所述第二滤波器后信号，计算出所述输出位置信号。2.根据权利要求1所述的手术辅助系统，其特征在于，所述控制部对小于所述第一频带的第二频带的成分应用使所述第二频带的成分减小的第三滤波器。3.根据权利要求2所述的手术辅助系统，其特征在于，所述第一频带是与对所述操作部进行操作的使用者的手抖动对应的频带，所述第二频带是与所述患者侧装置的固有振动频率对应的频带。4.根据权利要求1～3中的任一项所述的手术辅助系统，其特征在于，所述控制部通过对所述输入位置信号进行微分，计算出作为所述动作速度信号的加速度信号。5.根据权利要求4所述的手术辅助系统，其特征在于，所述控制部，基于所述输入位置信号，计算出速度信号及加加速度信号作为所述动作速度信号对计算出的所述加速度信号应用所述第一滤波器，计算出第一滤波器后加速度信号，基于计算出的所述速度信号及所述加加速度信号，计算出对所述第一滤波器后加速度信号的限制的上限值及下限值。6.根据权利要求5所述的手术辅助系统，其特征在于，所述控制部计算出与所述加速度信号的振幅的变化相应的所述限制的上限值及下限值。7.根据权利要求4所述的手术辅助系统，其特征在于，所述控制部构成为，基于应用了所述第二滤波器的第二滤波器后加速度信号，计算出第二滤波器后...

【专利技术属性】
技术研发人员：田边雅隆，林田知大，新谷勇人，
申请(专利权)人：美好罗伯特有限公司，
类型：发明
国别省市：