主-从机械手以及医疗用主-从机械手

摘要

在主操作输入装置（10）的操作部（11）中设置第2操作部（102、103），该第2操作部（102、103）作为用于由操作者指示从臂（31）的冗余关节的驱动量的操作部件。在从臂（31）不具有冗余关节的情况下，通过对从臂（31）整体进行逆运动学求解来求出各个关节的驱动量。此外，在从臂（31）具有冗余关节的情况下，通过对没有末端的冗余关节（202）的从臂来进行逆运动学求解，求出冗余关节（202）以外的关节的驱动量。关于冗余关节（202），设为与来自主操作输入装置（10）的指令值对应的驱动量。

说明书

技术领域

本发明涉及主-从机械手以及具有该主-从机械手的医疗用主-从机械手。

背景技术

近年来，为了实现医疗设施的节省人力化，进行了利用机器人的医疗处置的研究。 尤其是在外科领域中，针对利用具有多自由度（多关节）臂的机械手处置患者的机械 手系统进行了各种提案。在这种机械手系统中，公知有能够通过主操作输入装置对直 接接触患者体腔的机械手（从机械手）进行远程操作的机械手系统（主-从机械手）。 此外，近年来，还公知有使得从机械手具有的从臂具有冗余自由度的主-从机械手。 并且，还公知有在主操作输入装置侧设置操作部的主-从机械手，该操作部用于对这 种具有冗余自由度的从机械手进行操作输入。例如，在日本特开2006-334695号公报 中，在构成为将用户的手臂运动传递至从臂的臂主体中放置用户的胳膊肘的部分进一 步设置了能够进行2自由度的运动控制的肘节开关。

发明内容

一般而言，在具有冗余关节的主-从机械手的情况下，用于依照来自主操作输入 装置的指令值计算从臂的各个关节的驱动量的逆运动学计算容易复杂化。在日本特开 2006-334695号公报中，通过使得从臂的自由度与主操作输入装置的自由度对应来简 化了逆运动学计算，但没有考虑从机械手不冗余的情况。

本发明正是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种无论是不具有冗余关 节的从机械手、具有冗余关节的从机械手、还是通过相同的主操作输入装置而具有冗 余关节的主-从机械手，都能够减轻逆运动学计算的负荷来进行操作的主-从机械手以 及医疗用主-从机械手。

为了达到上述目的，本发明的一个方式的主-从机械手的特征在于，具有：从机 械手，其具有与多个自由度对应的关节；主操作输入装置，其具有第1操作部和第2 操作部，所述第1操作部能够由操作者唯一地输入位置姿态，且能够输出其位置姿态 信息，所述第2操作部具有以所述第1操作部为基础而能够与所述第1操作部独立地 进行输入的关节，且能够输出其关节输入量；以及控制部，其将所述第2操作部的位 置姿态作为对所述从机械手末端的位置姿态输入指令值来计算所述从机械手的各关 节的驱动量并生成关节驱动指令值，根据所述关节驱动指令值控制从机械手。

根据本发明，可提供一种无论是不具有冗余关节的从机械手、具有冗余关节的从 机械手、还是通过相同的主操作输入装置而具有冗余关节的主-从机械手，都能够减 轻逆运动学计算的负荷来进行操作的主-从机械手以及医疗用主-从机械手。并且，对 在医疗用主-从机械手中特有的手术器械更换引起的从机械手的关节构造变化是有效 的。

附图说明

图1是示出本发明的各实施方式的主-从机械手的一例的整体结构的图。

图2是示出作为本发明的第1实施方式的操作部的一例的结构的示意图。

图3A是示出不具有冗余关节的从臂的构造例的图。

图3B是示出具有冗余关节的从臂的构造例的图。

图4是示出从臂未设置冗余关节时的本发明第1实施方式的主-从机械手的控制 装置的动作的流程图。

图5A是主操作输入装置的示意图。

图5B是在从臂不具有冗余关节情况下的本实施方式的逆运动学计算时假定的从 臂的示意图。

图6是示出从臂设置有冗余关节时的本发明第1实施方式的主-从机械手的控制 装置的动作的流程图。

图7是在从臂具有冗余关节情况下的本实施方式的逆运动学计算时假定的从臂 的示意图。

图8是示出进行从臂是冗余关节的情况、和不是冗余关节的情况的切换（判定） 的控制装置的动作的流程图。

图9A是示出将设置于把持部的关节设为偏航关节时的变形例的从臂的构造的 图。

图9B是示出将设置于把持部的关节设为偏航关节时的变形例的主操作输入装置 的构造的图。

图10A是示出将设置于把持部的关节设为俯仰关节时的变形例的从臂的构造的 图。

图10B是示出将设置于把持部的关节设为俯仰关节时的变形例的主操作输入装 置的构造的图。

图11A是示出将设置于把持部的关节设为平移关节时的变形例的从臂的构造的 图。

图11B是示出将设置于把持部的关节设为平移关节时的变形例的主操作输入装 置的构造的图。

图12A是示出将设置于把持部的关节设为多个时的变形例的从臂的构造的图。

图12B是示出将设置于把持部的关节设为多个时的变形例的主操作输入装置的 构造的图。

图13是示出无线式的操作部的例子的图。

图14是示出使远位端以外的构造不同时的例子的图。

图15是示出作为本发明的第2实施方式的操作部的一例的结构的示意图。

图16是用于说明本发明的第2实施方式的主-从机械手中的动作的流程图。

图17是示出作为本发明的第3实施方式的操作部的一例的结构的示意图。

图18是用于说明本发明的第3实施方式的主-从机械手中的动作的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

[第1实施方式]

首先，说明本发明的第1实施方式。图1是示出本发明的各实施方式的主-从机 械手的一例的整体结构的图。如图1所示，本实施方式的主-从机械手具有主操作输 入装置10、控制装置20和从机械手30。

主操作输入装置10作用为该主-从机械手中的主机械手，例如具有操作部11和 显示部12。

操作部11例如被固定到显示部12，受到操作者的操作而输出用于操作从机械手 30的操作信号。

图2是示出作为本发明的第1实施方式的操作部11的一例的结构的示意图。图 2例示的操作部11具有把持部101。把持部101是操作者用手把持的部分。该把持部 101在垂直3轴方向和绕各个轴的旋转方向上可移动地被支撑。

在作为第1操作部的一例的把持部101上轴固定有作为第2操作部的一例的第1 滚动关节102。第1滚动关节102是以把持部101为基础、能够与把持部101独立地 操作的关节。该第1滚动关节102构成为在操作者用手拿着把持部101时可用指尖进 行旋转。在第1滚动关节102的附近，设置有未图示的位置检测器（例如编码器）。 在由操作者对第1滚动关节102进行了旋转操作的情况下，由位置检测器检测其驱动 量（旋转量）。从该位置检测器向控制装置20的主控制部21输入与第1滚动关节102 的驱动量（旋转量）对应的操作信号。

此外，在第1滚动关节102上安装有末端执行器（end effector）操作部103。即， 以可与把持部101的位置姿态独立地进行操作的方式安装有第1滚动关节102和末端 执行器操作部103，从而形成了第2操作部。末端执行器操作部103构成为在操作者 用手拿着把持部101时可用指尖进行开闭操作。在末端执行器操作部103的附近，设 置有未图示的位置检测器（例如编码器）。在由操作者对末端执行器操作部103进行 了开闭操作的情况下，由位置检测器检测其开闭量（例如开闭角）。从该位置检测器 向控制装置20的主控制部21输入与末端执行器操作部103的开闭量对应的操作信 号。

此外，把持部101被安装于第1连杆，在该第1连杆上轴固定有第2滚动关节 104。在第2滚动关节104的附近，设置有未图示的位置检测器（例如编码器）。在伴 随操作者对把持部101的操作而驱动第2滚动关节104的情况下，由位置检测器检测 其驱动量（旋转量）。从该位置检测器向控制装置20的主控制部21输入与第2滚动 关节104的驱动量对应的操作信号。

此外，第2滚动关节104被安装于第2连杆，在该第2连杆上轴固定有第1偏航 关节105。在第1偏航关节105的附近，设置有未图示的位置检测器（例如编码器）。 在伴随操作者对把持部101的操作而驱动第1偏航关节105的情况下，由位置检测器 检测其驱动量（旋转量）。从该位置检测器向控制装置20的主控制部21输入与第1 偏航关节105的驱动量对应的操作信号。

此外，偏航关节105被安装于第3连杆，在该第3连杆上轴固定有俯仰关节106。 在俯仰关节106的附近，设置有未图示的位置检测器（例如编码器）。在伴随操作者 对把持部101的操作而驱动俯仰关节106的情况下，由位置检测器检测其驱动量（旋 转量）。从该位置检测器向控制装置20的主控制部21输入与俯仰关节106的驱动量 对应的操作信号。

此外，俯仰关节106被安装于第4连杆，该第4连杆被安装于第1平移关节107。 在第1平移关节107的附近，设置有未图示的位置检测器（例如编码器）。在伴随操 作者对把持部101的操作而驱动第1平移关节107的情况下，由位置检测器检测其驱 动量（平移量）。从该位置检测器向控制装置20的主控制部21输入与第1平移关节 107的驱动量对应的操作信号。

第5连杆从第1平移关节107起延伸。该第5连杆被安装于第2平移关节108。 在第2平移关节108的附近，设置有未图示的位置检测器（例如编码器）。在伴随操 作者对把持部101的操作而驱动第2平移关节108的情况下，由位置检测器检测其驱 动量（平移量）。从该位置检测器向控制装置20的主控制部21输入与第2平移关节 108的驱动量对应的操作信号。

此外，第2平移关节108被安装于第6连杆，在该第6连杆上轴固定有第2偏航 关节109。并且，该第2偏航关节109经由第7连杆被固定于例如显示部。此外，在 第2偏航关节109的附近，设置有未图示的位置检测器（例如编码器）。在伴随操作 者对把持部101的操作而驱动第2偏航关节109的情况下，由位置检测器检测其驱动 量（旋转量）。从该位置检测器向控制装置20的主控制部21输入与第2偏航关节109 的驱动量对应的操作信号。

通过以上那样的结构，图2所示的操作部11将与把持部101的位置姿态的变化 对应的6个操作信号以及表示第1滚动关节102的操作量的操作信号中的、与7自由 度对应的操作信号（＋末端执行器的操作信号）输入到控制装置20的主控制部21。 操作者用手掌把持把持部101，通过手指把持末端操作执行器操作部103，能够通过 手指相对于手掌的运动使第1滚动关节102移动，能够通过手指的运动使末端执行器 操作部103移动。把持部101的位置姿态通过关节109、108、107、106、105、104 这6个关节唯一确定，并且能够使用第1滚动关节102与把持部101的位置姿态独立 地使末端操作执行器操作部103旋转，或者使末端操作执行器操作部103开闭。

此处，返回图1继续说明。图1所示的显示部12例如由液晶显示器构成，根据 从控制装置20输入的图像信号显示图像。之后将叙述，但从控制装置20输入的图像 信号是在控制装置20中对经由安装于从臂31的电子照相机（电子内窥镜）得到的图 像信号进行处理后的图像信号。使基于这种图像信号的图像显示在显示部12上，由 此主操作输入装置10的操作者能够确认配置于远离主操作输入装置10的场所的从机 械手30的末端的图像。

控制装置20具有主控制部21、机械手控制部22和图像处理部23。

主控制部21依照来自主操作输入装置10的操作信号，例如通过运动学计算来计 算从臂31的末端的位置姿态的指令值，并将该位置姿态的指令值输出到机械手控制 部22。此外，主控制部21将来自主操作输入装置10的用于指示远位端关节的驱动 量的操作信号和用于指示末端执行器的驱动量的操作信号输出到机械手控制部22。

机械手控制部22接收来自主控制部21的位置姿态的指令值，计算用于使从臂 31的末端的位置姿态与指令值一致所需的从臂31的各个关节的驱动量的指令值。然 后，机械手控制部22依照计算出的指令值驱动从臂31的各个关节。各个关节的驱动 量的计算方法将后述。此外，机械手控制部22接收来自主控制部21的用于指示末端 执行器的驱动量的操作信号来驱动从臂31的末端执行器。

图像处理部23对从安装于从臂31的末端的电子照相机（电子内窥镜等）得到的 图像信号进行处理，从而生成显示部12的显示用的图像信号并输出到显示部12。

从机械手30具有从臂31。从臂31依照来自机械手控制部22的控制信号驱动各 个关节。图3A和图3B示出从臂31的构造例。

图3A所示的从臂31是不具有冗余关节的例子。该从臂31接连设置例如6个关 节203～208而配置，并且在远位端的关节203上安装有末端执行器201。此处，远 位端的关节是指从固定有从臂31一侧起观察配置于最远的位置处的关节。此外，图 3A所示的末端执行器201示出把持器（夹钳）的例子。除此以外，可以在末端部安 装照相机（电子内窥镜）或电刀等处置器械，末端部能够更换。

图3A所示的关节中的关节205是滚动关节，关节203、208是偏航关节，关节 204、207是俯仰关节。此外，关节206是平移关节。通过协调驱动图3A所示的关节 203～208，实现从臂31中的末端位置的3自由度和姿态的3自由度。

此外，图3B所示的从臂31是具有冗余关节的例子。该从臂31在图3A所示的 从臂31的关节203上进一步接连设置滚动关节202而配置，并且在该关节202上安 装有末端执行器201。此处，在本实施方式中，配置于从臂31的远位端的冗余关节 的构造是与设置于主操作输入装置的把持部101附近的冗余关节操作用的关节102 相同的构造。例如，在图2的例子中，关节102是滚动关节。该情况下，关节202 也是滚动关节。

通过协调驱动图3B所示的关节203～208，实现从臂31中的末端位置的3自由 度和姿态的3自由度。此外，除了这些关节以外，在图3B中，还设置有用于使末端 执行器201滚动的关节202作为冗余关节。通过这种结构，例如还能够进行如下动作： 在使从臂31滚动的情况下，仅使末端执行器201付近滚动。

处置器械能够更换，因此在例如医疗用主-从机械手的情况下，能够如图3A或图 3B那样在手术过程中变更手术器械末端的关节配置。此外，有时用单臂的主操作输 入装置对多臂的从机械手进行切换操作，有时对图3A那样的不冗余的从机械手和图 3B那样的冗余的从机械手进行切换操作。

下面，对本实施方式的主-从机械手的动作进行说明。在本实施方式中，根据从 臂31是否设置有冗余关节而进行不同的动作。

图4是示出从臂31未设置冗余关节时的本实施方式的主-从机械手的控制装置20 的动作的流程图。

把持主操作输入装置10的操作部11的操作者通过对操作部11进行操作，根据 该操作驱动构成操作部11的各个关节。在驱动各个关节时，通过未图示的位置检测 器检测其驱动量，并从各个位置检测器向控制装置20输入操作信号。

使用图5A和图5B，对从臂31未设置冗余关节的情况进行说明。图5A是主操 作输入装置的示意图。

在从臂31未设置冗余关节的情况下，控制装置20的主控制部21通过依照从操 作部11输入的操作信号进行运动学求解，求出主操作输入装置10的末端执行器操作 部103的位置姿态M作为从臂31的末端位置姿态的指令值。末端执行器操作部103 的位置姿态能够根据关节109、108、107、106、105、104、102以及连结这些关节的 连杆长度等进行运动学计算而计算出。实际上，由于用手掌握持操作把持部101，因 此能够对把持部101的位置姿态M101追加关节102的操作量来计算末端执行器操作 部103的位置姿态M。然后，主控制部21将计算出的指令值M输入到机械手控制部 22。（步骤S1）。

接着，机械手控制部22通过根据所输入的指令值M对从臂31的末端的进行逆 运动学求解，求出从臂31的各个关节的驱动量的指令值（步骤S2）。图5B是在从臂 31不具有冗余关节情况下的本实施方式的逆运动学计算时假定的从臂31的示意图。 在从臂31不具有冗余关节的情况下，对图5B的末端位置进行逆运动学求解。在从 臂31不具有冗余关节的情况下，能够比较容易地进行逆运动学求解。

在求出各个关节的驱动量的指令值后，机械手控制部22将求出的指令值输入到 从机械手30，从而驱动从臂31的各个关节（步骤S3）。

图6是示出从臂31设置有冗余关节时的本实施方式的主-从机械手的控制装置20 的动作的流程图。

在从臂31设置有冗余关节的情况下，控制装置20的主控制部21通过依照从操 作部11输入的与关节104～109对应的操作信号对主操作输入装置10的把持部101 进行运动学求解，求出把持部101的位置姿态M101作为从臂31的末端位置姿态的 指令值M。然后，主控制部21将计算出的指令值M输入到机械手控制部22。（步骤 S11）。

接着，机械手控制部22根据所输入的指令值M，设为没有从臂31的关节202 （即，将关节202假定为固定关节），对从臂31的末端进行逆运动学求解，由此求出 从臂31的关节203～208的驱动量的指令值（步骤S12）。图7是在从臂31具有冗余 关节情况下的本实施方式的逆运动学计算时假定的从臂31的示意图。在本实施方式 中，第1滚动关节102与关节202是相同构造，能够通过第1滚动关节直接指示关节 202的驱动量。因此，如图7所示，在从臂31具有冗余关节的情况下，即使作为没 有冗余关节的从臂而进行逆运动学求解，也能够正确地控制从臂31的末端的位置姿 态。通过将从臂31设为没有末端关节202的从臂来进行逆运动学求解，能够在不进 行冗余的逆运动学计算的情况下比较简单地进行逆运动学求解。

接着，主控制部21依照从操作部11输入的与第1滚动关节102对应的操作信号 求出第1滚动关节102的动作量（图5A所示的第1滚动关节102的旋转量）Mr，并 将求出的动作量Mr输入到机械手控制部22（步骤S13）。机械手控制部22接收该动 作量Mr，并将动作量Mr设为从臂31的远位端关节202的驱动量（图7所示的关节 202的驱动量）（步骤S14）。

在求出各个关节的驱动量的指令值后，机械手控制部22将求出的指令值输入到 从机械手30，从而驱动从臂31的各个关节（步骤S15）。

如以上所说明那样，在本实施方式中，在主操作输入装置10的操作部11中设置 有第1滚动关节102，该第1滚动关节102作为用于由操作者指示从臂31的冗余关 节的驱动量的操作关节。并且，在从臂31不具有冗余关节的情况下，通过对从臂31 整体进行逆运动学求解来求出各个关节的驱动量。此外，在从臂31具有冗余关节的 情况下，通过对没有远位端的冗余关节202的从臂进行逆运动学求解，求出冗余关节 202以外的关节的驱动量，并且关于冗余关节202，利用来自主操作输入装置10的指 令值求出驱动量。由此，在本实施方式中，不论从臂31是否具有冗余关节，都能够 减轻逆运动学计算的负荷。因此，即使变更从机械手的关节构造，也能够使用相同的 主操作输入装置进行主-从操作。

在上述叙述中，将情况分为了从臂31具有冗余关节的情况和不具有冗余关节的 情况，但如果时刻反复图8所示的是否具有冗余关节的判定，则即使在主-从操作中 变更从臂31的末端执行器的关节结构，也能够通过用控制部变更从机械手中的关节 驱动指令值，在操作中实时地进行变更。

在图8中，控制装置20的主控制部21通过依照从操作部11输入的操作信号进 行运动学求解，计算主操作输入装置10的把持部101的位置姿态M101。此外，主 控制部21根据从操作部11输入的第1滚动关节102的操作信号取得关节102的动作 量Mr（步骤S101）。

接着，主控制部21判定从机械手30的从臂31是否具有冗余关节（步骤S102）。 作为用于该判定的结构，主控制部21在内部具有存储器。在该存储器中，存储有用 于识别从臂31是否具有冗余关节的标志。例如，在具有冗余关节的情况下，在存储 器中存储有“1”的标志，在不具有冗余关节的情况下，在存储器中存储有“0”的标志。 主控制部21通过从存储器中读出标志，进行步骤S102的判定。

在步骤S102的判定中，在从臂31不具有冗余关节的情况下，主控制部21通过 对在步骤S101中计算出的把持部101的位置姿态M101乘以关节102的动作量Mr， 计算从臂31的末端的位置姿态的指令值M（步骤S103）。

机械手控制部22通过根据在步骤S103中由主控制部21计算出的指令值M对从 臂31的末端进行逆运动学求解，求出从臂31的各个关节的驱动量的指令值（步骤 S104）。

此外，在步骤S102的判定中，在从臂31设置有冗余关节的情况下，控制装置 20的主控制部21将从操作部11输入的关节102的动作量Mr设为关节202的动作量， 并且将位置姿态M101设为从臂31的末端的位置姿态的指令值M（步骤S105）。

机械手控制部22根据所输入的指令值M，设为没有从臂31的关节202（将关节 202假定为固定关节），对从臂31的末端进行逆运动学求解，由此求出从臂31的关 节203～208的驱动量的指令值。此外，将动作量Mr设为从臂31的远位端关节202 的驱动量（步骤S106）。

在求出各个关节的驱动量的指令值后，机械手控制部22将求出的指令值输入到 从机械手30，从而驱动从臂31的各个关节（步骤S107）。时刻反复以上的图8所示 的控制。

[变形例]

以下，说明本实施方式的变形例。在图2所示的例子中，示出了在把持部101 设置滚动关节的例子。这是因为从臂31的远位端（末端执行器）的关节是滚动关节。 在从臂31的远位端的关节不是滚动关节的情况下，设置于把持部101的关节也变更。 例如图9A所示，在从臂31的远位端的关节是偏航关节的情况下，如图9B所示，将 设置于把持部101的关节1021也设为偏航关节。同样，如图10A所示，在从臂31 的远位端的关节是俯仰关节的情况下，如图10B所示，将设置于把持部101的关节 1022也设为俯仰关节。此外，如图11A所示，在从臂31的远位端的关节是平移关节 的情况下，如图11B所示，将设置于把持部101的关节1023也设为平移关节。

并且，如图12A所示，在从臂31的远位端设置有2种以上的独立关节202a、202b 的情况下，将设置于把持部101的关节也设为多个。例如，图12A例示了除与6自 由度对应的关节203～208以外还增加了滚动关节202b和平移关节202a的8自由度 的从臂31。该情况下，在把持部101中，也设置具有滚动关节102b和平移关节102a 的能够独立地进行操作的两个关节。能够通过这样构成，将从臂31的远位端的关节 和设置于把持部101的关节设为相同的构造。由此，操作者能够直观地操作从臂31 的滚动关节202b、和平移关节202a。另外，图12B的例子是设置有两个关节的例子， 但在从臂31的关节数增加的情况下，与其对应，设置于主操作输入装置10的把持部 101的关节数也增加。

此外，在从臂31的末端执行器201的构造成为与图3所示的构造不同的构造的 情况下，期望末端执行器操作部103的构造也与其结合而发生变化。

并且，设置于图2所示的操作部11的关节104～109是用于指示从臂31的末端 的位置姿态的关节，只要能够指示从臂31的末端的位置姿态，则也可以没有关节 104～109。例如，如果在操作部11中设置用于检测3轴的平移移动的传感器（例如 加速度传感器），则还能够如图13所示那样构成操作部11。在图13的例子中，操作 者1能够通过把持操作部11的把持部101使该操作部11在三维空间内移动并且旋转， 赋予与位置的3自由度对应的操作信号。关于与姿态的3自由度对应的操作信号，例 如能够通过对由照相机13得到的图像进行分析而得到。另外，图13示出能够经由无 线通信部14对由操作部11得到的操作信号进行无线通信的例子。当然，在图13的 例子中，也可以对由操作部11得到的操作信号进行有线通信。此外，可以使用角速 度传感器检测操作部11的姿态。

由此，如果主操作输入装置10的冗余关节操作用的关节102与从臂31的远位端 的冗余关节202的构造相同，则即使其他部分的构造不同也能够应用本实施方式的技 术。即，如图14所示，即使主操作输入装置10是通过关节102以外的部分赋予x 自由度（DOF）的指令值的任意构造，从臂31是能够通过关节202以外的部分进行 y自由度的驱动的任意构造，如果关节102与关节202是相同构造，则能够应用本实 施方式的技术。

[第2实施方式]

接着，说明本发明的第2实施方式。图15是示出本发明第2实施方式的操作部 11的结构的示意图。此处，在图15中，关于与图2相同的结构，通过标注与图2相 同的参考标号来省略说明。

如图15所示，在第2实施方式中，在把持部101的附近，设置有作为能够独立 地进行操作的操作关节的多个关节102、1021、1022、1023。这些关节均与不同的自 由度对应。在图15中，关节102表示滚动关节，关节1021表示偏航关节，关节1022 表示俯仰关节，关节1023表示平移关节。

并且，在关节102、1021、1022、1023附近设置有锁定部1024。锁定部1024具 有IC和锁定机构。该锁定部1024读取表示从臂31的远位端的关节构造的信息，使 锁定机构动作以使得不能操作关节102、1021、1022、1023中的不与从臂31的远位 端的关节构造对应的关节。此处，锁定机构可以是使用卡定部件等以机械方式锁定关 节的机构，也可以是使用继电器等以电气方式锁定关节的机构。另外，可以使得即使 操作不与远位端的关节构造对应的关节也不输出操作信号，或者忽视来自不与远位端 的关节构造对应的关节的操作信号。

此外，主-从机械手的一例的整体结构能够应用与图1大致相同的结构。其中， 在第2实施方式中，控制装置20的机械手控制部22构成为与从机械手30进行通信 来取得从臂31的信息，并将所取得的从臂31的信息输出到主控制部21。并且，锁 定部1024构成为能够根据需要取得主控制部21所保存的从臂31的信息。此处，作 为从臂31的信息，至少还包含表示从臂31在远位端是否具有冗余关节的信息、和表 示在远位端具有冗余关节的情况下该关节的构造如何的信息。

图16是用于说明本实施方式的主-从机械手中的锁定部1024的动作的流程图。

在开始本实施方式的主-从机械手的动作时，锁定部1024与控制装置20的主控 制部21进行通信，取得从臂31的信息（步骤S21）。在取得从臂31的信息后，锁定 部1024判定从臂31在远位端是否具有冗余关节（步骤S22）。

在步骤S22的判定中从臂31在远位端具有冗余关节的情况下，锁定部1024根据 从臂31的信息，识别从臂31的远位端的关节构造（步骤S23）。进而，锁定部1024 使锁定机构动作以使得不能操作关节102、1021、1022、1023中的不与从臂31的远 位端的关节构造对应的关节（步骤S24）。例如，如果从臂31是图3所示的构造，则 锁定部1024使锁定机构动作以使得不能操作关节1021、1022、1023。然后进行图6 所示的从臂31设置有冗余关节时的主-从机械手的控制装置20的动作（步骤S25）。

另一方面，在步骤S22的判定中从臂31在远位端不具有冗余关节的情况下，锁 定部1024不使锁定机构动作。然后进行图4所示的从臂31未设置冗余关节时的主- 从机械手的控制装置20的动作（步骤S26）。

如以上所说明那样，在本实施方式中，作为用于操作从臂31的远位端的关节的 操作关节，对与多个自由度对应的关节进行了连接。并且，识别从臂31的远位端的 构造，使得不能对操作部11的关节中的所需关节以外的关节进行操作。由此，能够 在不改变主操作输入装置10的构造的情况下对各种构造的从机械手应用在第1实施 方式中说明的技术。

此外，将所需关节以外的关节锁定成不能操作，由此操作者不可能错误操作所需 关节以外的关节，从臂31不可能进行错误的行动。

[第3实施方式]

接着，说明本发明的第3实施方式。图17是示出本发明第3实施方式的操作部 11的结构的示意图。此处，在图17中，关于与图2相同的结构，通过标注与图2相 同的参考标号来省略说明。

如图17所示，在第3实施方式中，能够替换用于操作从臂31的远位端的关节的 操作关节。在图17中，作为能替换的关节，例示有关节102、关节1021、关节1022、 关节1023、关节102以及1023。

此外，主-从机械手的一例的整体结构能够应用与图1大致相同的结构。其中， 在第3实施方式中，与第2实施方式同样，控制装置20的机械手控制部22构成为与 从机械手30进行通信来取得从臂31的信息，并将所取得的从臂31的信息输出到主 控制部21。并且，主操作输入装置10构成为能够根据需要取得主控制部21所保存 的从臂31的信息。

图18是用于说明本实施方式的主-从机械手中的动作的流程图。

在开始本实施方式的主-从机械手的动作时，主操作输入装置10取得从臂31的 信息（步骤S31）。在取得从臂31的信息后，主操作输入装置10判定从臂31在远位 端是否具有冗余关节（步骤S32）。

在步骤S32的判定中从臂31在远位端具有冗余关节的情况下，主操作输入装置 10根据从臂31的信息，识别从臂31的远位端的关节构造（步骤S33）。并且，主操 作输入装置10将识别出的信息显示到例如显示部12上。操作者观察显示部12所显 示的信息，将配置于把持部101附近的远位端的冗余关节操作用的关节替换为与从臂 31的远位端的关节构造对应的关节（步骤S34）。然后进行图6所示的从臂31设置有 冗余关节时的主-从机械手的控制装置20的动作（步骤S35）。

另一方面，在步骤S32的判定中从臂31在远位端不具有冗余关节的情况下，不 需要进行替换。该情况下，操作者将设置有末端执行器操作部103的任意构造的关节 装配到把持部101。当然可以不装配关节。然后进行图4所示的从臂31未设置冗余 关节时的主-从机械手的控制装置20的动作（步骤S36）。

如以上所说明那样，在本实施方式中，也与第2实施方式同样，能够在不改变主 操作输入装置10的构造的情况下对各种构造的从机械手应用在第1实施方式中说明 的技术。

此处，在上述例子中，示出了操作者进行用于操作冗余关节的操作关节的替换的 例子。可以自动进行该替换。

以上根据实施方式说明了本发明，但本实施方式在手术过程中进行手术器械更 换、从机械手30的关节构造发生变化那样的医疗用主-从机械手中特别发挥其效果。 即使在主-从操作中变更从机械手30的末端执行器的关节结构，也能够通过如上述图 8所示那样用控制部变更从机械手30中的指令值，在手术过程中实时地进行变更。

根据以上实施方式说明了本发明，但本发明不限于上述实施方式，当然可以在本 发明宗旨的范围内进行各种变形和应用。并且，上述实施方式包含了各种阶段的发 明，可以通过所公开的多个构成要素的适当组合提取各种发明。例如，即使从实施方 式所示的所有构成要素中删除几个构成要素，在能够解决上述课题并获得上述效果的 情况下，删除了该构成要素后的结构也可以作为发明提取。