JP7605551B1 - コンソール装置 - Google Patents

Abstract

本開示の１以上の実施形態の目的は、左右の関節リンク機構の相互接触を防止することである。
ハンドコントローラーは、タブ、ハンドル、操作部及び指センサーを備える。前記タブは、互いに反対を向いた第１側面及び第２側面を有し、前記第１側面から前記第２側面まで設けられた端面を有する。前記ハンドルは、前記タブの前記端面に向かい合って配置され、前記タブの前記端面に対して接離するよう前記タブに取り付けられる。前記操作部は、前記タブの前記第１側面に向かい合って配置され、前記タブの前記第１側面に対して接離するよう前記タブに連結される。前記指センサーは、前記タブの前記第２側面に設けられ、オペレーターの手の指を検出する。

Description

本開示は、コンソール装置に関する。

特許文献１は、入力制御コンソールを使用して医療装置を操作するためのシステムを開示する。入力制御コンソールに対するオペレーターの接触の有無がセンサーによって検出される。センサーが入力制御コンソールに対するオペレーターの接触を検出すると、コンピュータープロセッサーがオペレーターによる入力制御コンソールの操作に従った指令を医療装置に出す。センサーが入力制御コンソールに対するオペレーターの接触を検出しないと、コンピュータープロセッサーが医療装置に対する指令を遮断する。

特表２０２０－５２９２３７号公報

ところで、オペレーターが手でコンソール装置のコントローラーを把持することを検出するために、センサーがコントローラーに設けられることもある。コントローラーのサイズが手のサイズに合っていないと、手がセンサーに接触せず、センサーが手を検出できない。オペレーターがコントローラーをいくら操作しようが、医療機器等のロボットに対する指令が遮断され、ロボットが動作しない。
そこで、本開示の１以上の実施形態の目的は、オペレーターの手が大きかろうが小さかろうが、手の指がセンサーによって検出されることである。

以上の課題を解決するために、本開示の一側面によれば、ハンドコントローラーがタブ、ハンドル、操作部及び指センサーを備える。前記タブは、互いに反対を向いた第１側面及び第２側面を有し、前記第１側面から前記第２側面まで設けられた端面を有する。前記ハンドルは、前記タブの前記端面に向かい合って配置され、前記タブの前記端面に対して接離するよう前記タブに取り付けられる。前記操作部は、前記タブの前記第１側面に向かい合って配置され、前記タブの前記第１側面に対して接離するよう前記タブに連結される。前記指センサーは、前記タブの前記第２側面に設けられ、オペレーターの手の指を検出する。

本開示の一側面によれば、コンソール装置が、前記ハンドコントローラー、フットスイッチ、関節リンク機構及び制御部を備える。前記フットスイッチが、前記オペレーターの足によって踏まれることによってトリガを出力する。前記関節リンク機構が、旋回可能な近位端を有し、前記ハンドコントローラーが接続される遠位端を有し、前記ハンドコントローラーを並進可能に支持する。前記制御部が、ロボットを制御可能な操作モードと前記ロボットを制御不能なスタンバイモードとの間で切り替わる。前記指センサーが前記手の指を検出し且つ前記制御部が前記フットスイッチからトリガを入力したら、前記制御部が前記ロボットを前記操作モードと前記スタンバイモードとの間で切り替わる。

本開示の１以上の実施形態のハンドコントローラー及びコンソール装置は、オペレーターの手のサイズに関わらず、オペレーターがハンドルを手の平で握って指を指センサーに添えられることに貢献する。オペレーターの手が大きかろうが小さかろうが、手の指が指センサーによって検出される。

図１は遠隔制御ロボットシステムのブロック図である。 図２はコンソール装置を示す。 図３はコンソール装置の左右のコンソールを示す。 図４はコンソール装置の左右のコンソールを示す。 図５は右のコンソールの遠位端に設けられるジンバル及びハンドコントローラーを示す。 図６は右のハンドコントローラーの斜視図である。 図７は右のハンドコントローラーの斜視図である。 図８は右のハンドコントローラーの側面図である。 図９は右のハンドコントローラーの側面図である。

以下、図面を参照して、本開示の１つ以上の実施形態について説明する。実施形態の特徴及び技術的な効果は、以下の詳細な説明及び図面から理解される。ただし、本発明の範囲は、以下に開示された実施形態に限定されない。図面は例示のみのために提供されるため、本発明の範囲は図面の例示に限定されない。

＜１． 遠隔制御ロボットシステムの概要＞
図１は、遠隔制御ロボットシステムのブロック図である。

遠隔制御ロボットシステムは、ロボット１及びコンソール装置２を有する。コンソール装置２がマスターであり、ロボット１がスレーブである。医師などのようなオペレーターがコンソール装置２を操作すると、ロボット１がコンソール装置２の動作に追随して動作する。

＜２． ロボット＞
ロボット１は、手術室などのような作業場に設置されている。ロボット１は、手術等のような作業を行うロボットである。ロボット１は、２体のマニピュレーター１５、２体のエンドエフェクター１６、カメラ１８及びスレーブ制御部１９及びベースを備える。

２体のマニピュレーター１５は、左右に並んで配置されているとともに、ベースに取り付けられている。マニピュレーター１５は５自由度、６自由度又は７自由度の垂直多関節ロボットである。マニピュレーター１５は、複数のリンク、複数の関節及び複数の駆動部を有する。これらリンクのうち近位のリンクがこれら関節のうち旋回の関節を介してベースに連結され、これらリンクがマニピュレーター１５の近位端から遠位端にかけて順に関節によって連結されている。これら関節には、旋回の関節のほか、曲げ関節及びねじり関節がある。駆動部が関節に接続されている。駆動部が関節にトルクを付与することで、マニピュレーター１５が動作する。ここで、遠位とは、ベースから遠い方をいい、近位とは、ベースに近い方をいう。

エンドエフェクター１６は、マニピュレーター１５の遠位端に連結されている。エンドエフェクター１６、例えば鉗子、摂子、剪刀、鑷子又はメスなどのような医療器具であってもよい。本実施形態では、エンドエフェクター１６が鉗子である。

カメラ１８はベースに連結されている。カメラ１８は補助マニピュレーター又はリンク機構を介してベースに連結されてもよい。カメラ１８はスコープに設けられたものでもよい。カメラ１８の撮影対象はマニピュレーター１５、エンドエフェクター１６又は作業対象であってよい。作業対象とは、エンドエフェクター１６によって処置される対象のことをいう。例えば、作業対象は手術される患部であってよい。

スレーブ制御部１９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バス、バスコントローラー、インターフェース回路、駆動回路及び通信機器等を有する１又は複数のコンピューターである。スレーブ制御部１９は、コンソール装置２のマスター制御部３から操作信号を入力する。スレーブ制御部１９は、操作信号に従ってマニピュレーター１５及びエンドエフェクター１６を制御することによって、マニピュレーター１５及びエンドエフェクター１６をコンソール装置２のコンソール６０に追随させる。

＜３． コンソール装置＞
図２は、コンソール装置２の斜視図である。

コンソール装置２は手術室などのような作業場から離れて設置されている。コンソール装置２は作業場に設置されてもよい。

コンソール装置２は台車５０、基台５１、腰掛け５２、第１表示部５３、第２表示部５４、フットスイッチ５５、２体のコンソール６０及びマスター制御部３を備える。

マスター制御部３はＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バス、バスコントローラー、インターフェース回路、駆動回路及び通信機器等を有する１又は複数のコンピューターである。マスター制御部３はコンソール装置２の制御を司る。マスター制御部３がネットワーク等を介してスレーブ制御部１９と通信可能である。

台車５０は、ストッパー付きのキャスターを下部に有して、キャスターにより移動可能である。
基台５１は、台車５０の後部に固定されているとともに、台車５０の後部から立ち上がった状態に設けられている。
腰掛け５２は、台車５０の前部に固定されているとともに、台車５０の前部から立ち上がった状態に設けられている。オペレーターは、腰掛け５２に腰掛けて、コンソール６０及びフットスイッチ５５を操作する。

第１表示部５３及び第２表示部５４は、液晶ディスプレイデバイス及び有機ＥＬディスプレイデバイス等のようなフルカラーのディスプレイデバイスである。第１表示部５３及び第２表示部５４は、上下に並べられているとともに、基台５１の上に搭載されている。第１表示部５３及び第２表示部５４の表示面が前方に向けられている。第１表示部５３は、カメラ１８によって撮影された映像を表示する。第２表示部５４は、ロボット１の状態、より具体的にはマニピュレーター１５、エンドエフェクター１６及びカメラ１８の状態を表示する。

フットスイッチ５５は、基台５１の下部に取り付けられている。フットスイッチ５５がオペレーターによって踏まれることによって、フットスイッチ５５がオンする。フットスイッチ５５に対する踏みが解除されると、フットスイッチ５５がオフする。フットスイッチ５５がオンすると、フットスイッチ５５がハイレベルのオン信号をマスター制御部３に出力する。オン信号はトリガである。フットスイッチ５５がオフすると、フットスイッチ５５がローレベルのオフ信号をマスター制御部３に出力する。フットスイッチ５５は、コンソール６０に対するマニピュレーター１５及びエンドエフェクター１６の追随をオン・オフするためのものである。

２体のコンソール６０は、基台５１の上部に連結されているとともに、これらの間に間隔を置いて左右に並んでいる。これらコンソール６０が基台５１から前方に延びて、オペレーターが左右の手で左右のコンソール６０をそれぞれ掴む。オペレーターが左手で左のコンソール６０を動かすと、左のマニピュレーター１５及びエンドエフェクター１６が左のコンソール６０の動作に追随して動作し、オペレーターが右手で右のコンソール６０を動かすと、右のマニピュレーター１５及びエンドエフェクター１６が右のコンソール６０の動作に追随して動作する。

＜３－１． コンソール＞
図３は、左右のコンソール６０の斜視図である。図４は、左右のコンソール６０の平面図である。

図３及び図４に示すように、コンソール６０は、関節リンク機構７９、ジンバル８０及びハンドコントローラー９０を備える。図１に示すように、コンソール６０は、関節リンク機構７９の制御のために利用される駆動部６７～６９及びセンサー７０～７２を有する。

関節リンク機構７９の近位端が基台５１に連結され、関節リンク機構７９の遠位端がジンバル８０に連結され、ハンドコントローラー９０がジンバル８０に連結されている。ここで、遠位とは、基台５１から遠い方をいい、近位とは、基台５１に近い方をいう。

関節リンク機構７９は、３軸の自由度でジンバル８０及びハンドコントローラー９０を並進移動可能に支持する。ジンバル８０は、３軸の自由度でハンドコントローラー９０を回転可能に支持する。オペレーターがハンドコントローラー９０を握ってハンドコントローラー９０を移動させると、ハンドコントローラー９０の姿勢及び向きがジンバル８０によって変更され、ハンドコントローラー９０及びジンバル８０が関節リンク機構７９によって並進される。

関節リンク機構７９は、旋回部６１、近位リンク６２、遠位リンク６３、第１関節６４、第２関節６５及び第３関節６６を有する。

旋回部６１は、第１関節６４によって基台５１の上部に回転可能に連結されている。旋回部６１は、第１関節６４により、鉛直な旋回軸の回りに基台５１に対して相対的に旋回するように設けられている。旋回部６１及び第１関節６４は、関節リンク機構７９の近位端に相当する。

ロータリーエンコーダーなどのような旋回角センサー７０が基台５１に設けられ、モーター等のような第１駆動部６７が基台５１に設けられている。旋回角センサー７０及び第１駆動部６７は第１関節６４に連結されている。旋回角センサー７０は、旋回軸回りの旋回部６１の旋回角を検出して、その検出値をマスター制御部３に出力する。マスター制御部３は、旋回角センサー７０の検出値をスレーブ制御部１９に転送する。スレーブ制御部１９は、旋回角センサー７０の検出値に従ってマニピュレーター１５を制御する。
第１駆動部６７は、旋回軸回りのトルクを第１関節６４及び旋回部６１に付与する。

近位リンク６２の近位端は、第２関節６５によって旋回部６１に回転可能に連結されている。近位リンク６２は、第２関節６５により、左右に延びる水平な第１スイング軸の回りに旋回部６１に対して相対的に振り上げ下げされるように設けられている。近位リンク６２が平行リンク機構などのようなリンク機構によって構成されてもよい。

ロータリーエンコーダーなどのような第１スイング角センサー７１が旋回部６１に設けられ、モーター等のような第２駆動部６８が旋回部６１に設けられている。第２駆動部６８及び第１スイング角センサー７１は第２関節６５に連結されている。第１スイング角センサー７１は、第１スイング軸の回りの近位リンク６２の第１スイング角を検出して、その検出値をマスター制御部３に出力する。マスター制御部３は、第１スイング角センサー７１の検出値をスレーブ制御部１９に転送する。スレーブ制御部１９は、第１スイング角センサー７１の検出値に基づいてマニピュレーター１５を制御する。
第２駆動部６８は、第１スイング軸の回りのトルクを第２関節６５及び近位リンク６２に付与する。

遠位リンク６３の近位端は、第３関節６６によって近位リンク６２の遠位端に回転可能に連結されている。遠位リンク６３は、第３関節６６により、第１スイング軸に対して平行な第２スイング軸の回りに近位リンク６２に対して相対的に振り上げ下げするように設けられている。遠位リンク６３が平行リンク機構などのようなリンク機構によって構成されてもよい。

ロータリーエンコーダーなどのような第２スイング角センサー７２が旋回部６１に設けられ、モーター等のような第３駆動部６９が旋回部６１に設けられている。第２スイング角センサー７２及び第３駆動部６９はリンク機構等を介して第３関節６６に連結されている。第２スイング角センサー７２は、第２スイング軸の回りの遠位リンク６３の第２スイング角を検出して、その検出値をマスター制御部３に出力する。マスター制御部３は、第２スイング角センサー７２の検出値をスレーブ制御部１９に転送する。スレーブ制御部１９は、第２スイング角センサー７２の検出値に基づいてマニピュレーター１５を制御する。
第３駆動部６９は、第２スイング軸の回りのトルクを第３関節６６及び遠位リンク６３に付与する。

遠位リンク６３の遠位端が関節リンク機構７９の遠位端に相当し、ジンバル８０が遠位リンク６３の遠位端に取り付けられている。

ジンバル８０は、連結アーム８１、第１回転アーム８２、第２回転アーム８３、関節８４～８６、駆動部９１～９３及び角センサー９４～９６を有する。

連結アーム８１の近位端は、遠位リンク６３の遠位端に取り付けられている。連結アーム８１は、遠位リンク６３が振り上げ下げする面内において、連結アーム８１の近位端から遠位端にかけてＬ字状に曲がった形状を成している。

第１回転アーム８２の近位端は、関節８４によって連結アーム８１の遠位端に回転可能に連結されている。第１回転アーム８２は、関節８４におけるヨー軸１１１の回りに連結アーム８１に対して相対的に回転可能に設けられている。ヨー軸１１１は、遠位リンク６３が振り上げ下げする面に沿っている。

ロータリーエンコーダーなどのようなヨー角センサー９４が関節８４に連結され、モーター等のようなヨー駆動部９１が関節８４に連結されている。ヨー角センサー９４は、ヨー軸１１１の回りの第１回転アーム８２のヨー角を検出して、その検出値をマスター制御部３に出力する。マスター制御部３は、ヨー角センサー９４の検出値をスレーブ制御部１９に転送する。スレーブ制御部１９は、ヨー角センサー９４の検出値に基づいてマニピュレーター１５を制御する。
ヨー駆動部９１はヨー軸１１１の回りのトルクを関節８４及び第１回転アーム８２に付与する。

第２回転アーム８３の近位端は、関節８５によって第１回転アーム８２の遠位端に回転可能に連結されている。第２回転アーム８３は、関節８５におけるピッチ軸１１２の回りに第１回転アーム８２に対して相対的に回転可能に設けられている。ピッチ軸１１２は、ヨー軸１１１に対して直交する。

ロータリーエンコーダーなどのようなピッチ角センサー９５が関節８５に連結され、モーター等のようなピッチ駆動部９２が関節８５に連結されている。ピッチ角センサー９５は、ピッチ軸１１２の回りの第１回転アーム８２のピッチ角を検出して、その検出値をマスター制御部３に出力する。マスター制御部３は、ピッチ角センサー９５の検出値をスレーブ制御部１９に転送する。スレーブ制御部１９は、ピッチ角センサー９５の検出値に基づいてマニピュレーター１５を制御する。
ピッチ駆動部９２はピッチ軸１１２の回りのトルクを関節８５及び第２回転アーム８３に付与する。

ハンドコントローラー９０は、関節８６によって第２回転アーム８３の遠位端に回転可能に連結されている。ハンドコントローラー９０は、関節８６におけるロール軸１１３の回りに第２回転アーム８３に対して相対的に回転可能に設けられている。ロール軸１１３とピッチ軸１１２とヨー軸１１１は、共通交点において互いに交差する。タブ８７は、関節８６から前記共通交点に向けて延設されている。

ロータリーエンコーダーなどのようなロール角センサー９６が関節８６に連結され、モーター等のようなロール駆動部９３が関節８６に連結されている。ロール角センサー９６は、ロール軸１１３の回りのタブ８７のロール角を検出して、その検出値をマスター制御部３に出力する。マスター制御部３は、ロール角センサー９６の検出値をスレーブ制御部１９に転送する。スレーブ制御部１９は、ロール角センサー９６の検出値に基づいてマニピュレーター１５を制御する。
ロール駆動部９３はロール軸１１３の回りのトルクを関節８６及びタブ８７に付与する。

＜３－２． ハンドコントローラー＞
図６及び図７はハンドコントローラー９０の斜視図である。図８及び図９はハンドコントローラー９０の側面図である。

ハンドコントローラー９０は、タブ８７、ハンドル８８、操作レバー８９、ピンチ駆動部９７、揺動角センサー９８、指センサー９９及びリニアガイド１００を有する。

タブ８７は、関節８６によって第２回転アーム８３の遠位端に回転可能に連結されている。タブ８７は、関節８６におけるロール軸１１３の回りに第２回転アーム８３に対して相対的に回転可能に設けられている。ロール軸１１３はピッチ軸１１２に対して直交する。ロール軸１１３とピッチ軸１１２とヨー軸１１１は、共通交点において互いに交差する。タブ８７は、関節８６から前記共通交点に向けてロール軸１１３に沿って延設されている。

タブ８７は直方体に形作られている。タブ８７の形状は、ロール軸１１３に沿った中心軸を有した円柱状又は楕円柱状であってもよい。

タブ８７は第１側面８７ａ、第２側面８７ｂ、端面８７ｃ、上面８７ｄ及び下面８７ｅを有する。第１側面８７ａ及び第２側面８７ｂは、互いに反対を向いている。第１側面８７ａ及び第２側面８７ｂは、関節８６からロール軸１１３に沿って端面８７ｃの方へ広がって設けられている。関節８６からロール軸１１３に沿って端面８７ｃの方へ広がって設けられている。上面８７ｄは、第１側面８７ａの上縁と第２側面８７ｂの上縁とに設けられている。端面８７ｃは、関節８６からロール軸１１３の方向に離れた位置において、第１側面８７ａの後縁と第２側面８７ｂの後縁の間に設けられている。端面８７ｃは、上面８７ｄの後縁と下面８７ｅの後縁の間に設けられている。

操作レバー８９は操作部である。操作レバー８９は、タブ８７の第１側面８７ａに向かい合って配置されている。操作レバー８９の近位端が、関節８６寄りにおいて、ロール軸１１３に対して直交する軸の回りに回転可能にタブ８７に連結されている。操作レバー８９は、その近位端から遠位端にかけてロール軸１１３に沿って延びている。操作レバー８９は、タブ８７の第１側面８７ａに対して接離するよう、その近位端の軸の回りに揺動可能である。オペレーターが、主に人差し指によって操作レバー８９を揺動させることによって、操作レバー８９をタブ８７の第１側面８７ａに対して接離させる。

ピンチ駆動部９７は、例えばモーターを有する。ピンチ駆動部９７は、操作レバー８９にトルクを付与する。

揺動角センサー９８は、例えば、ロータリーエンコーダーを有する。揺動角センサー９８は、操作レバー８９の揺動角を検出して、その検出値をマスター制御部３に出力する。マスター制御部３は、揺動角センサー９８の検出値をスレーブ制御部１９に転送する。スレーブ制御部１９は、揺動角センサー９８の検出値に基づいてエンドエフェクター１６を制御する。

指センサー９９は、タブ８７の第２側面８７ｂに設けられている。指センサー９９は、例えば、反射型光センサー、静電容量式タッチセンサー、感圧スイッチ、メンブレンスイッチ、タクタイルスイッチ、モーメンタリースイッチ、ドームスイッチ又はメンブレンスイッチである。オペレーターの指、例えば親指が第２側面８７ｂに配置されて指センサー９９に添えられると、指センサー９９がオンしてその指を検出する。そのため、指センサー９９がハイレベルのオン信号をマスター制御部３に出力する。オペレーターの指が指センサー９９及び第２側面８７ｂから離れると、指センサー９９がオフしてその指を検出しない。そのため、指センサー９９がローレベルのオフ信号をマスター制御部３に出力する。

指センサー９９は、コンソール６０に対するマニピュレーター１５及びエンドエフェクター１６の追随をオン・オフするためのものである。具体的には、コンソール６０に対するマニピュレーター１５及びエンドエフェクター１６の追随中にオペレーターが不意にハンドコントローラー９０を放してしまった場合に、指センサー９９はその追随をオフするためのものである。

リニアガイド１００は、タブ８７の内部に取り付けられている。リニアガイド１００の一部が、タブ８７の内部からタブ８７の端面８７ｃを貫通して、タブ８７の外に突き出ている。リニアガイド１００は、ハンドル８８をロール軸１１３に沿って案内する。

ハンドル８８は、タブ８７の端面８７ｃに向かい合って配置されている。ハンドル８８は、リニアガイド１００に連結されている。ハンドル８８は、リニアガイド１００から、ロール軸１１３に対して交差する方向に延びている。ハンドル８８は、ロール軸１１３に対して交差する中心軸を有した柱状、より具体的には円柱状に形作られている。ハンドル８８は、その中心軸の回りに、リニアガイド１００に対して相対的に回転可能であってもよい。ハンドル８８は、リニアガイド１００に対して固定されてもよい。

ハンドル８８は、リニアガイド１００により、ロール軸１１３に沿ってタブ８７の端面８７ｃに対して接離するよう移動可能に設けられている。リニアガイド１００は、ハンドル８８がタブ８７の端面８７ｃに最も近い位置からハンドル８８がタブ８７の端面８７ｃから最も離れた位置までの移動範囲を設定するストッパーを有する。

オペレーターは、手の平をハンドル８８に当ててハンドル８８を手の平で握って、指でタブ８７及び操作レバー８９を摘まむ。オペレーターがこのようにハンドコントローラー９０を把持すれば、ハンドコントローラー９０の操作の際のオペレーターの手の負担が軽減される上、オペレーターがハンドコントローラー９０を精度良く繊細に操作することができる。

ハンドル８８がタブ８７の端面８７ｃに対して接離可能であるため、オペレーターが手のサイズに合わせてハンドル８８の位置を調整することができるとともに、指を指センサー９９に添えることができる。

オペレーターはハンドル８８を握った状態で手首、腕、肩及び上体などを動かすことによって、旋回部６１、近位リンク６２、遠位リンク６３及びジンバル８０を操作する。オペレーターが旋回部６１、近位リンク６２、遠位リンク６３及びジンバル８０を操作する際に、マスター制御部３が旋回角センサー７０、第１スイング角センサー７１、第２スイング角センサー７２、ヨー角センサー９４、ピッチ角センサー９５及びロール角センサー９６の検出値をスレーブ制御部１９に転送する。スレーブ制御部１９が旋回角センサー７０、第１スイング角センサー７１、第２スイング角センサー７２、ヨー角センサー９４、ピッチ角センサー９５及びロール角センサー９６の検出値に基づいてマニピュレーター１５を制御する。これにより、左のマニピュレーター１５が左のコンソール６０の動作に追随し、右のマニピュレーター１５が右のコンソール６０の動作に追随する。

オペレーターが指によって操作レバー８９を揺動させる際に、マスター制御部３が揺動角センサー９８の検出値をスレーブ制御部１９に転送する。スレーブ制御部１９が揺動角センサー９８の検出値に基づいてエンドエフェクター１６を制御する。これにより、左のエンドエフェクター１６が左のハンドコントローラー９０の操作レバー８９の揺動に追随し、右のエンドエフェクター１６が右のハンドコントローラー９０の操作レバー８９の動作に追随する。

＜４． モード＞
マスター制御部３及びスレーブ制御部１９は操作モードとスタンバイモードと安全モードとの間で切り替わる。

＜４－１． 操作モード＞
マスター制御部３及びスレーブ制御部１９が操作モードにある場合、マスター制御部３がスレーブ制御部１９を通じてマニピュレーター１５及びエンドエフェクター１６を制御可能である。具体的には、マスター制御部３が旋回角センサー７０、第１スイング角センサー７１、第２スイング角センサー７２、ヨー角センサー９４、ピッチ角センサー９５及びロール角センサー９６の検出値をスレーブ制御部１９に転送する。スレーブ制御部１９がマスター制御部３からの信号を無視することなく、旋回角センサー７０、第１スイング角センサー７１、第２スイング角センサー７２、ヨー角センサー９４、ピッチ角センサー９５及びロール角センサー９６の検出値に基づいてマニピュレーター１５を制御する。これにより、左のマニピュレーター１５が左のコンソール６０の動作に追随し、右のマニピュレーター１５が右のコンソール６０の動作に追随する。

また、マスター制御部３が揺動角センサー９８の検出値をスレーブ制御部１９に転送する。スレーブ制御部１９がマスター制御部３からの信号を無視することなく、揺動角センサー９８の検出値に基づいてエンドエフェクター１６を制御する。これにより、左のエンドエフェクター１６が左のハンドコントローラー９０の操作レバー８９の揺動に追随し、右のエンドエフェクター１６が右のハンドコントローラー９０の操作レバー８９の動作に追随する。

＜４－２． スタンバイモード＞
マスター制御部３及びスレーブ制御部１９がスタンバイモードにある場合、マスター制御部３がスレーブ制御部１９を通じてマニピュレーター１５及びエンドエフェクター１６を制御不能である。具体的には、マスター制御部３が旋回角センサー７０、第１スイング角センサー７１、第２スイング角センサー７２、ヨー角センサー９４、ピッチ角センサー９５及びロール角センサー９６の検出値をスレーブ制御部１９に転送しても、スレーブ制御部１９がマスター制御部３からの信号を無視する。そのため、オペレーターが左右のコンソール６０を操作しても、左右のマニピュレーター１５が動作しない。

マスター制御部３が揺動角センサー９８の検出値をスレーブ制御部１９に転送しても、スレーブ制御部１９がマスター制御部３からの信号を無視する。そのため、オペレーターが左右のハンドコントローラー９０の操作レバー８９を揺動させても、左右のエンドエフェクター１６が動作しない。

マスター制御部３が旋回角センサー７０の検出値に基づいて第１駆動部６７を制御することによって、第１駆動部６７はオペレーターが旋回部６１に与えるトルクに釣り合う抵抗トルクを第１関節６４及び旋回部６１に発生させる。例えば、マスター制御部３は、第１関節６４における旋回部６１の旋回角の変化をゼロにするよう、旋回角センサー７０の検出値の検出値に基づいて第１駆動部６７をフィードバック制御する。従って、オペレーターが左右のコンソール６０を旋回させようとしても、左右のコンソール６０が固定されて旋回しない。

同様に、マスター制御部３が第２駆動部６８を制御することによって、第２駆動部６８はオペレーターが近位リンク６２に与えるトルクに釣り合う抵抗トルクを第２関節６５及び近位リンク６２に発生させる。マスター制御部３が第３駆動部６９を制御することによって、第３駆動部６９はオペレーターが遠位リンク６３に与えるトルクに釣り合う抵抗トルクを第３関節６６及び遠位リンク６３に発生させる。マスター制御部３がヨー角センサー９４に基づいてヨー駆動部９１を制御することによって、ヨー駆動部９１はオペレーターが第１回転アーム８２に与えるトルクに釣り合う抵抗トルクを関節８４及び第１回転アーム８２に発生させる。マスター制御部３がピッチ角センサー９５に基づいてピッチ駆動部９３を制御することによって、ヨー駆動部９１はオペレーターが第２回転アーム８３に与えるトルクに釣り合う抵抗トルクを関節８５及び第２回転アーム８３に発生させる。マスター制御部３がロール角センサー９６に基づいてロール駆動部９３を制御することによって、ロール駆動部９３はオペレーターがハンドコントローラー９０のタブ８７に与えるトルクに釣り合う抵抗トルクを関節８６及びタブ８７に発生させる。従って、オペレーターが左右のコンソール６０及び左右のジンバル８０を動かそうとしても、左右のコンソール６０及び左右のジンバル８０が固定されて動かない。

マスター制御部３が揺動角センサー９８の検出値に基づいてピンチ駆動部９７を制御することによって、ピンチ駆動部９７はオペレーターが操作レバー８９に与えるトルクに釣り合う抵抗トルクを操作レバー８９に発生させる。例えば、マスター制御部３は、操作レバー８９の揺動角の変化をゼロにするよう、揺動角センサー９８の検出値に基づいてピンチ駆動部９７をフィードバック制御する。従って、オペレーターが左右のハンドコントローラー９０の操作レバー８９を旋回させようとしても、これら操作レバー８９が固定されて旋回しない。

＜４－３． 安全モード＞
マスター制御部３及びスレーブ制御部１９が安全モードにある場合、マスター制御部３がスレーブ制御部１９を通じてマニピュレーター１５及びエンドエフェクター１６を制御不能である。安全モードにおけるマスター制御部３の処理はスタンバイモードにおけるマスター制御部３の処理と同じである。安全モードにおけるスレーブ制御部１９の処理はスタンバイモードにおけるスレーブ制御部１９の処理と同じである。

＜５． モードの切り替え＞
＜５－１． スタンバイモードの時＞
初期には、マスター制御部３及びスレーブ制御部１９がスタンバイモードにある。

マスター制御部３は、左右の指センサー９９の信号とフットスイッチ５５の信号の論理積を演算する。マスター制御部３は、スタンバイモードから操作モードに切り替わるか否かを論理積に基づき判定する。

オペレーターが左右の指センサー９９に指を添えて、マスター制御部３が左右の指センサー９９からオン信号を入力する。その時に、オペレーターがフットスイッチ５５を足で踏んで、マスター制御部３がフットスイッチ５５からオン信号を入力すると、左右の指センサー９９の信号とフットスイッチ５５の信号の論理積が「真」になる。そのため、マスター制御部３がスタンバイモードから操作モードに切り替わる。マスター制御部３が操作モードに切り替わると、マスター制御部３が操作モードの旨をスレーブ制御部１９に送信する。これにより、スレーブ制御部１９がスタンバイモードから操作モードに切り替わる。

一方、オペレーターが左、右又は両方の指センサー９９から指を放すと、マスター制御部３が左、右又は両方の指センサー９９からオフ信号を入力する。その時に、オペレーターがフットスイッチ５５を足で踏んで、マスター制御部３がフットスイッチ５５からオン信号を入力しても、左右の指センサー９９の信号とフットスイッチ５５の信号の論理積が「偽」である。そのため、マスター制御部３がスタンバイモードを維持する。スレーブ制御部１９もスタンバイモードを維持する。

そのため、オペレーターがハンドコントローラー９０を適切に把持した場合には、オペレーターがフットスイッチ５５を踏むことによってコンソール６０を用いてマニピュレーター１５及びエンドエフェクター１６を操作できる。オペレーターがハンドコントローラー９０を適切に把持していなければ、オペレーターがフットスイッチ５５を踏んでも、オペレーターはコンソール６０を用いたマニピュレーター１５及びエンドエフェクター１６の操作ができない。

＜５－２． 操作モードの時＞
マスター制御部３及びスレーブ制御部１９が操作モードに切り替わった時には、オペレーターが左右の指センサー９９に指を添えているため、マスター制御部３が左右の指センサー９９からオン信号を入力する。

マスター制御部３は、左右の指センサー９９の信号の否定論理積を演算する。マスター制御部３は、操作モードから安全モードに切り替わるか否かを否定論理積に基づき判定する。

オペレーターが左右の指センサー９９から指を添えたままでいると、マスター制御部３が左右の指センサー９９からオン信号を入力する。左右の指センサー９９の信号の否定論理積が「偽」であるため、マスター制御部３が操作モードを維持する。スレーブ制御部１９も操作モードを維持する。

オペレーターが左、右又は両方の指センサー９９から指を放すと、マスター制御部３が左、右又は両方の指センサー９９からオフ信号を入力する。左右の指センサー９９の信号の否定論理積が「真」になるため、マスター制御部３が操作モードから安全モードに切り替わる。マスター制御部３が安全モードに切り替わると、マスター制御部３が安全モードの旨をスレーブ制御部１９に送信する。これにより、スレーブ制御部１９が操作モードから安全モードに切り替わる。そのため、オペレーターが誤ってハンドコントローラー９０を放してしまっても、マニピュレーター１５及びエンドエフェクター１６が固定されて動作しない。

更に、マスター制御部３は、左右の指センサー９９の信号とフットスイッチ５５の信号の論理積を演算する。マスター制御部３は、操作モードからスタンバイモードに切り替わるか否かを論理積に基づき判定する。

オペレーターが左右の指センサー９９から指を添えたままでいると、マスター制御部３が左右の指センサー９９からオン信号を入力する。その時に、オペレーターがフットスイッチ５５を足で踏んで、マスター制御部３がフットスイッチ５５からオン信号を入力すると、左右の指センサー９９の信号とフットスイッチ５５の信号の論理積が「真」になる。そのため、マスター制御部３が操作モードからスタンバイモードに切り替わる。マスター制御部３がスタンバイモードに切り替わると、マスター制御部３がスタンバイモードの旨をスレーブ制御部１９に送信する。これにより、スレーブ制御部１９が操作モードからスタンバイモードに切り替わる。一方、オペレーターが左右の指センサー９９から指を添えたままフットスイッチ５５を足で踏まなければ、左右の指センサー９９の信号とフットスイッチ５５の信号の論理積が「偽」であるため、マスター制御部３が操作モードを維持する。

＜５－３． 安全モードの時＞
マスター制御部３及びスレーブ制御部１９が安全モードに切り替わった時には、オペレーターが左、右又は両方の指センサー９９から指を放しているため、マスター制御部３が左、右又は両方の指センサー９９からオフ信号を入力する。

マスター制御部３及びスレーブ制御部１９が安全モードに切り替わった時に、マスター制御部３が計時を開始する。マスター制御部３は計時中に左右の指センサー９９の信号の論理積を演算する。マスター制御部３は計時中に安全モードから操作モードに切り替わるか否かを論理積に基づき判定する。

計時中にオペレーターが左右の指センサー９９から指を添えると、マスター制御部３が左右の指センサー９９からオン信号を入力する。左右の指センサー９９の信号の論理積が「真」になるため、マスター制御部３が安全モードから操作モードに切り替わる。マスター制御部３が操作モードに切り替わると、マスター制御部３が計時を終了して計時時間をリセットする。その上で、マスター制御部３が操作モードの旨をスレーブ制御部１９に送信する。これにより、スレーブ制御部１９が安全モードから操作モードに切り替わる。そのため、オペレーターがハンドコントローラー９０を適切に把持し直せば、オペレーターがコンソール６０を用いてマニピュレーター１５及びエンドエフェクター１６を操作できる。

一方、計時中にオペレーターが左、右又は両方の指センサー９９から指を放したままでいると、マスター制御部３が左、右又は両方の指センサー９９からオフ信号を入力する。左右の指センサー９９の信号の論理積が「偽」であるため、マスター制御部３が安全モードを維持した上で、計時を継続する。

マスター制御部３は計時中に安全モードからスタンバイモードに切り替わるか否かをフットスイッチ５５の信号に基づき判定する。そのため、オペレーターがフットスイッチ５５を足で踏んで、マスター制御部３がフットスイッチ５５からオン信号を入力すると、マスター制御部３が安全モードからスタンバイモードに切り替わる。マスター制御部３がスタンバイモードに切り替わると、マスター制御部３が計時を終了して計時時間をリセットする。その上で、マスター制御部３がスタンバイモードの旨をスレーブ制御部１９に送信する。これにより、スレーブ制御部１９が安全モードからスタンバイモードに切り替わる。

オペレーターがフットスイッチ５５を踏むことなく左、右又は両方の指センサー９９から指を放したまま、マスター制御部３による計時の時間が例えば５秒などのような所定時間に到達する。そうすると、マスター制御部３が安全モードからスタンバイモードに切り替わる。マスター制御部３がスタンバイモードに切り替わると、マスター制御部３が計時を終了して計時時間をリセットする。その上で、マスター制御部３がスタンバイモードの旨をスレーブ制御部１９に送信する。これにより、スレーブ制御部１９が安全モードからスタンバイモードに切り替わる。そのため、オペレーターがハンドコントローラー９０を適切に把持してオペレーターがフットスイッチ５５を再度踏まなければ、オペレーターがマニピュレーター１５及びエンドエフェクター１６を操作することができない。
なお、所定時間は５秒に限らず、５秒未満であってもよいし、５秒以上であってもよい。

＜６． 有利な効果＞
（１） オペレーターが手の平をハンドル８８に当ててハンドル８８を手の平で握って、指でタブ８７及び操作レバー８９を摘まむため、ハンドコントローラー９０の操作の際のオペレーターの手の負担が軽減される。また、オペレーターがハンドコントローラー９０を精度良く繊細に操作することができる。オペレーターはハンドコントローラー９０を把持した上で、指で操作レバー８９を動かすことができる。

（２） ハンドル８８がタブ８７の端面８７ｃに対して接離可能であるため、オペレーターの手のサイズに関わらず、オペレーターがハンドル８８を手の平で握って、指を指センサー９９に添えることができる。オペレーターの手が大きかろうが小さかろうが、手の指が指センサー９９によって検出される。

（３） マスター制御部３及びスレーブ制御部１９がスタンバイモードにある場合、オペレーターがハンドコントローラー９０を適切に把持していなければ、オペレーターの指が指センサー９９によって検出されない。そうした場合、オペレーターがフットスイッチ５５を踏んでも、マスター制御部３及びスレーブ制御部１９が操作モードに切り替わらない。そのため、オペレーターはコンソール６０を用いたマニピュレーター１５及びエンドエフェクター１６の操作ができない。一方、オペレーターがハンドコントローラー９０を適切に把持していれば、オペレーターの指が指センサー９９によって検出される。そうした場合、オペレーターがフットスイッチ５５を踏むことによってコンソール６０を用いてマニピュレーター１５及びエンドエフェクター１６を操作できる。

（４） マスター制御部３及びスレーブ制御部１９が操作モードにある場合、オペレーターが誤ってハンドコントローラー９０を放してしまうと、指が指センサー９９によって検出されない。マスター制御部３及びスレーブ制御部１９が安全モードに切り替わって、コンソール６０、マニピュレーター１５及びエンドエフェクター１６が固定されて動かない。このことは、コンソール６０、マニピュレーター１５及びエンドエフェクター１６の誤操作の防止に寄与する。

（５） マスター制御部３及びスレーブ制御部１９が操作モードにある場合、オペレーターが誤ってハンドコントローラー９０を放してしまった後にすぐにハンドコントローラー９０を再度適切に把持すれば、指が指センサー９９によって検出される。その場合、マスター制御部３及びスレーブ制御部１９が安全モードから操作モードに戻るため、オペレーターがコンソール６０、マニピュレーター１５及びエンドエフェクター１６を継続して操作することができる。

（６） マスター制御部３及びスレーブ制御部１９が操作モードにある場合、オペレーターが誤ってハンドコントローラー９０を放してしまった後にハンドコントローラー９０を放しっぱなしにすると、マスター制御部３及びスレーブ制御部１９がスタンバイモードに切り替わる。このことは、コンソール６０、マニピュレーター１５及びエンドエフェクター１６の誤操作の防止に寄与する。

２ コンソール装置
３ マスター制御部
５５ フットスイッチ
７０ 旋回角センサー
７１ 第１スイング角センサー
７２ 第２スイング角センサー
７９ 関節リンク機構
８７ タブ
８７ａ 第１側面
８７ｂ 第２側面
８７ｃ 端面
８８ ハンドル
８９ 操作レバー
９０ ハンドコントローラー

Claims (11)

1. 互いに反対を向いた第１側面及び第２側面を有し、前記第１側面から前記第２側面まで設けられた端面を有するタブと、
   前記タブの前記端面に向かい合って配置され、前記タブの前記端面に対して接離するよう前記タブに取り付けられるハンドルと、
   前記タブの前記第１側面に向かい合って配置され、前記タブの前記第１側面に対して接離するよう前記タブに連結される操作部と、
   前記タブの前記第２側面に設けられ、オペレーターの手の指を検出する指センサーと、
   を有するハンドコントローラーと、
   前記オペレーターの足によって踏まれることによってトリガを出力するフットスイッチと、
   旋回可能な近位端を有し、前記ハンドコントローラーが接続される遠位端を有し、前記ハンドコントローラーを並進可能に支持する関節リンク機構と、
   ロボットを制御可能な操作モードと前記ロボットを制御不能なスタンバイモードとの間で切り替わる制御部と、を備え、
   前記指センサーが前記手の指を検出し且つ前記制御部が前記フットスイッチからトリガを入力したら、前記制御部が前記ロボットを前記操作モードと前記スタンバイモードとの間で切り替わる
   コンソール装置。
2. 前記制御部が前記スタンバイモードにある場合に、前記指センサーが前記手の指を検出する時に前記制御部が前記フットスイッチからトリガを入力したら、前記制御部が前記スタンバイモードから前記操作モードに切り替わる
   請求項１に記載のコンソール装置。
3. 前記制御部が前記スタンバイモードにある場合に、前記指センサーが前記手の指を検出しない時に前記制御部が前記フットスイッチからトリガを入力したら、前記制御部が前記スタンバイモードを維持する
   請求項１に記載のコンソール装置。
4. 前記制御部が前記操作モードにある場合に、前記指センサーが前記手の指を検出する時に前記制御部が前記フットスイッチからトリガを入力したら、前記制御部が前記操作モードから前記スタンバイモードに切り替わる
   請求項１に記載のコンソール装置。
5. 前記制御部が前記操作モードにある場合に、前記指センサーが前記手の指を検出しなくなったら、前記制御部が前記操作モードから、前記ロボットを制御不能な安全モードに切り替わる
   請求項１に記載のコンソール装置。
6. 前記指センサーが前記手の指を検出しなくなった時から所定時間だけ経過するまでの間に前記指センサーが前記手の指を検出したら、前記制御部が前記安全モードから前記操作モードに切り替わる
   請求項５に記載のコンソール装置。
7. 前記指センサーが前記手の指を検出しないことが、前記指センサーが前記手の指を検出しなくなった時から所定時間だけ継続したら、前記制御部が前記安全モードから前記スタンバイモードに切り替わる
   請求項５に記載のコンソール装置。
8. 前記関節リンク機構の各関節にトルクを付与する駆動部を備え、
   前記制御部が前記安全モードにある場合に、前記制御部が前記駆動部を制御することによって、前記駆動部が抵抗トルクを前記関節リンク機構の各関節に付与する
   請求項５、６又は７に記載のコンソール装置。
9. 前記抵抗トルクが前記オペレーターの操作により前記関節リンク機構の各関節に生じるトルクに釣り合うように前記制御部が前記駆動部を制御する
   請求項８に記載のコンソール装置。
10. 前記関節リンク機構の各関節にトルクを付与する駆動部を備え、
    前記制御部が前記スタンバイモードにある場合に、前記制御部が前記駆動部を制御することによって、前記駆動部が抵抗トルクを前記関節リンク機構の各関節に付与する
    請求項１から７の何れかに記載のコンソール装置。
11. 前記抵抗トルクが前記オペレーターの操作により前記関節リンク機構の各関節に生じるトルクに釣り合うように前記制御部が前記駆動部を制御する
    請求項１０に記載のコンソール装置。

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