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公開番号2024081807
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-19
出願番号2021058544
出願日2021-03-30
発明の名称制御システム、制御装置、制御方法及びプログラム
出願人個人,モーションリブ株式会社,テルモ株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類A61B 34/37 20160101AFI20240612BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】マスタ装置を操作するユーザの負荷を低減しつつ、スレーブ装置の状態変化を知覚させ易くする。
【解決手段】制御システム1は、マスタ装置10と、スレーブ装置20と、制御装置30と、を備える。また、制御装置30は、伝達条件設定部351と、力触覚伝達部353と、を備える。力触覚伝達部353は、マスタ装置10及びスレーブ装置20における力触覚の伝達を制御する。伝達条件設定部351は、スレーブ装置20に入力する力に対して、設定された増幅率で力を増幅すると共に、増幅した力から、増幅率に基づいて設定された力のオフセット量を減じて、マスタ装置10に伝達させる。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
操作者の操作が入力されるマスタ装置と、前記マスタ装置に入力された操作に応じて動作するスレーブ装置と、を含む制御システムであって、
前記マスタ装置及び前記スレーブ装置における力触覚の伝達を制御する制御手段と、
前記スレーブ装置に入力する力に対して、設定された増幅率で力を増幅すると共に、増幅した力から、前記増幅率に基づいて設定された力のオフセット量を減じて、前記マスタ装置に伝達させる伝達条件設定手段と、
を備えることを特徴とする制御システム。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記伝達条件設定手段は、設定された前記増幅率で前記スレーブ装置に入力する力を増幅した場合に、前記スレーブ装置に入力する定常的な力の成分が増幅されることによる力の変化量に基づいて、前記オフセット量を設定することを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記伝達条件設定手段は、前記スレーブ装置に入力する力に基づいて、前記増幅率を設定すると共に、設定された前記増幅率に基づいて、前記オフセット量を設定することを特徴とする請求項１または２に記載の制御システム。
【請求項４】
前記スレーブ装置に入力する力は、前記マスタ装置及び前記スレーブ装置における力触覚の伝達を制御するための制御パラメータに基づいて算出されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項５】
操作者の操作が入力されるマスタ装置と、前記マスタ装置に入力された操作に応じて動作するスレーブ装置とにおける力触覚の伝達を制御する制御装置であって、
前記スレーブ装置に入力する力に対して、設定された増幅率で力を増幅すると共に、増幅した力から、前記増幅率に基づいて設定された力のオフセット量を減じて、前記マスタ装置に伝達させる伝達条件設定手段を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項６】
操作者の操作が入力されるマスタ装置と、前記マスタ装置に入力された操作に応じて動作するスレーブ装置と、を含む制御システムで実行される制御方法であって、
前記マスタ装置及び前記スレーブ装置における力触覚の伝達を制御する制御ステップと、
前記スレーブ装置に入力する力に対して、設定された増幅率で力を増幅すると共に、増幅した力から、前記増幅率に基づいて設定された力のオフセット量を減じて、前記マスタ装置に伝達させる伝達条件設定ステップを含むことを特徴とする制御方法。
【請求項７】
操作者の操作が入力されるマスタ装置と、前記マスタ装置に入力された操作に応じて動作するスレーブ装置とにおける力触覚の伝達を制御する制御するコンピュータに、
前記スレーブ装置に入力する力に対して、設定された増幅率で力を増幅すると共に、増幅した力から、前記増幅率に基づいて設定された力のオフセット量を減じて、前記マスタ装置に伝達させる伝達条件設定機能を実現させることを特徴とするプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御システム、制御装置、制御方法及びプログラムに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、マスタスレーブマニピュレータにおいて、摩擦力を補償する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開昭５９－１１５１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スレーブ装置に作用する摩擦力は、スレーブ装置の状態変化に基づいて変化し得る。スレーブ装置に作用する摩擦力を単純に無くすように補償する場合、ユーザは、マスタ装置を通じてスレーブ装置の状態変化を知覚し難くなる。
【０００５】
本発明の課題は、マスタ装置を操作するユーザの負荷を低減しつつ、スレーブ装置の状態変化を知覚させ易くすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る制御システムは、
操作者の操作が入力されるマスタ装置と、前記マスタ装置に入力された操作に応じて動作するスレーブ装置と、を含む制御システムであって、
前記マスタ装置及び前記スレーブ装置における力触覚の伝達を制御する制御手段と、
前記スレーブ装置に入力する力に対して、設定された増幅率で力を増幅すると共に、増幅した力から、前記増幅率に基づいて設定された力のオフセット量を減じて、前記マスタ装置に伝達させる伝達条件設定手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、マスタ装置を操作するユーザの負荷を低減しつつ、スレーブ装置の状態変化を知覚させ易くすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の一実施形態に係る制御システム１の全体構成を示す模式図である。
制御装置３０で実行される力触覚伝達制御の基本的原理を示す模式図である。
制御システム１における制御系統のハードウェア構成を示すブロック図である。
制御装置３０を構成する情報処理装置のハードウェア構成を示す模式図である。
制御システム１の機能的構成を示すブロック図である。
制御装置３０が実行する力触覚伝達処理の流れを説明するフローチャートである。
スレーブ装置２０に入力する外力の増幅のみを行った場合に、スレーブ装置２０からマスタ装置１０にフィードバックされる力の大きさの時間変化を示す模式図である。
スレーブ装置２０に入力する力を増幅すると共に、オフセット量を減じた場合に、スレーブ装置２０からマスタ装置１０にフィードバックされる力の大きさの時間変化を示す模式図である。
スレーブ装置２０のカテーテルを操作者が手動で挿入した後、力のフィードバックを行う制御システム１の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１０】
［第１実施形態］
［構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る制御システム１の全体構成を示す模式図である。
図１に示すように、本実施形態に係る制御システム１は、機械的に分離したマスタ装置１０とスレーブ装置２０とを含むマスタ・スレーブシステムとして構成される。一例として、本実施形態における制御システム１は、マスタ装置１０がユーザにより操作されるマニピュレータを構成し、スレーブ装置２０が被検体に挿入されるエンドエフェクタを備えたカテーテルシステムを構成するものとする。
図１において、制御システム１は、マスタ装置１０と、スレーブ装置２０と、制御装置３０と、を含んで構成され、マスタ装置１０及びスレーブ装置２０と、制御装置３０とは、ネットワーク４０を介して有線または無線通信可能に構成されている。なお、制御システム１は、ディスプレイＬと、複数のカメラＣとを適宜備えることが可能である。カメラＣとして、スレーブ装置２０が挿入される被検体の外観を撮影するビデオカメラ、あるいは、Ｘ線により被検体の内部を撮影するＸ線カメラ等の種々の撮影装置を用いることができる。また、複数のカメラＣによって各種画像を撮影し、これらの画像を表示する複数のディスプレイＬを備えることもできる。
（【００１１】以降は省略されています）

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