本開示は、ロボット、及びティーチング方法に関するものである。This disclosure relates to a robot and a teaching method.
従来、この種のロボットとしては、超音波プローブを保持して被検体の体表面に沿って超音波プローブを移動させるロボットアームと、ロボットアームによって超音波プローブを移動させるための指示軌跡情報を記憶する記憶部と、記憶された指示軌跡情報に従って超音波プローブを移動させるようにロボットアームの駆動を制御するロボットアーム制御部と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。Conventionally, one robot of this type has been proposed that includes a robot arm that holds an ultrasound probe and moves the ultrasound probe along the surface of the subject's body, a memory unit that stores instruction trajectory information for moving the ultrasound probe by the robot arm, and a robot arm control unit that controls the drive of the robot arm to move the ultrasound probe in accordance with the stored instruction trajectory information (see, for example, Patent Document 1).
上記したロボットでは、記憶部に記憶した指示軌跡情報に従ってロボットアームを制御し超音波プローブを移動させている。指示軌跡情報に従って超音波プローブを移動させ施術を行っている際に、患者が動いたりすると、撮影していた対象物が超音波画像で映している範囲から外れてしまう。その際に、操作者は、超音波プローブを保持しているロボットアームの位置を調整する必要が生じる。In the robot described above, the robot arm is controlled to move the ultrasound probe according to the instruction trajectory information stored in the memory unit. If the patient moves while the ultrasound probe is being moved according to the instruction trajectory information to perform treatment, the object being photographed will move out of the range shown in the ultrasound image. In this case, the operator must adjust the position of the robot arm holding the ultrasound probe.
本開示は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、登録ポイントに基づく再生中にプローブの位置を調整できるロボット、及びティーチング方法を提供することを目的とする。This disclosure was made in consideration of the above-mentioned problems, and aims to provide a robot and teaching method that can adjust the position of a probe during playback based on registration points.
上記課題を解決するために、本明細書は、超音波装置のプローブを保持可能なアームと、前記アームの動作を制御する制御装置と、を備えるロボットであって、前記制御装置は、操作者の操作に応じて前記プローブの位置を変更し、変更後の前記プローブの位置を登録ポイントとして記憶部に記憶する記憶処理と、前記記憶処理により前記記憶部に記憶した前記登録ポイントの位置へ前記プローブを移動させる再生処理と、前記再生処理において、前記アームを手動で移動させるティーチング操作により、前記プローブの位置の変更を受け付ける調整処理と、を実行する、ロボットを開示する。
尚、本開示の内容は、ロボットとしての実施に限らず、ロボットにおけるティーチング方法として実施しても極めて有益である。In order to solve the above problems, this specification discloses a robot that includes an arm that can hold a probe of an ultrasound device and a control device that controls the operation of the arm, wherein the control device performs a storage process that changes the position of the probe in response to an operation by an operator and stores the changed position of the probe in a storage unit as a registered point, a playback process that moves the probe to the position of the registered point stored in the storage unit by the storage process, and an adjustment process that accepts the change in the position of the probe by a teaching operation that manually moves the arm during the playback process.
The contents of the present disclosure are not limited to implementation as a robot, but are also extremely useful when implemented as a teaching method for a robot.
本開示のロボット、ティーチング方法によれば、記憶処理により記憶した登録ポイントに従って、再生を行っている際に、手動によるティーチング操作を行うことができる。登録ポイントや登録ポイント間の経路において、プローブの位置を手動で変更しティーチングを行うことができる。これにより、操作者は、再生中に位置の変更を行うことができる。The robot and teaching method disclosed herein allow manual teaching operations to be performed during playback in accordance with the registered points stored through memory processing. Teaching can be performed by manually changing the position of the probe at the registered points or on the path between registered points. This allows the operator to change the position during playback.
以下、本開示のロボットを具体化した一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態のロボットシステム１０の外観斜視図である。図２は、ロボット２０の概略構成図である。図３及び図４は、手先部６０を含むロボット２０の部分拡大図である。図５は、ロボットシステム１０の電気的な接続関係を示すブロック図である。尚、以下の説明では、図１及び図２に示すように、ロボット２０の操作パネル９０を操作する操作者から見た方向を基準として、前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向と称して説明する。An embodiment of the robot disclosed herein will now be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an external perspective view of the robot system 10 of this embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram of the robot 20. FIGS. 3 and 4 are enlarged partial views of the robot 20 including the hand unit 60. FIG. 5 is a block diagram showing the electrical connections of the robot system 10. In the following description, as shown in FIGS. 1 and 2, the direction as seen by the operator operating the operation panel 90 of the robot 20 will be used as the reference, and the front-to-back direction will be referred to as the X-axis direction, the left-to-right direction as the Y-axis direction, and the up-to-down direction as the Z-axis direction.
本実施形態のロボットシステム１０は、図１～図５に示すように、多関節のロボットアーム２１を有するロボット２０と、フットスイッチ９１と、ＥＳＲコントローラ９２と、タブレット端末９３と、非常停止スイッチ９４と、を備える。ロボットシステム１０は、図１～図４に示すように、ロボットアーム２１の手先に超音波装置１００の超音波プローブ１０１を保持し、超音波プローブ１０１を人体の体表面に押し当てて移動するようにロボット２０を制御することにより、超音波装置１００に人体の超音波エコー画像を取得させる。As shown in Figures 1 to 5, the robot system 10 of this embodiment includes a robot 20 having an articulated robot arm 21, a foot switch 91, an ESR controller 92, a tablet terminal 93, and an emergency stop switch 94. As shown in Figures 1 to 4, the robot system 10 holds an ultrasound probe 101 of an ultrasound device 100 at the tip of the robot arm 21, and controls the robot 20 to move while pressing the ultrasound probe 101 against the surface of the human body, thereby causing the ultrasound device 100 to acquire ultrasound echo images of the human body.
ロボットシステム１０は、例えばカテーテル手術などの手術時の超音波エコーガイドとして用いられる。カテーテルのガイドワイヤを操作する操作者（術者）は、例えば、事前準備として、ロボットアーム２１を手動操作し、ロボットアーム２１に保持された超音波プローブ１０１を患者に当てて取得される超音波エコー画像を確認しつつ、手術中に再現したいポイント（画像）を決定してロボット２０（ロボット制御装置８０）に登録ポイントとして登録するダイレクトティーチングを行なう。ここでいう再現したいポイントとは、再現したいロボット２０の位置や姿勢、即ち、患者に対する超音波プローブ１０１の位置や姿勢である。操作者は、例えば、登録ポイントへの移動等をロボット２０に指示して超音波プローブ１０１を人体（患者）の体表面に押し当てさせ、得られる超音波エコー画像からガイドワイヤの先端と血管との位置関係を認識しつつ、ガイドワイヤを進めることで、ガイドワイヤを正確に血管の閉塞部位や狭窄部位の中央を通すことができる。The robot system 10 is used as an ultrasound echo guide during surgery, such as catheter surgery. As a preliminary step, the operator (surgeon) operating the catheter guidewire manually operates the robot arm 21 and holds the ultrasound probe 101 held by the robot arm 21 against the patient. While checking the acquired ultrasound echo images, the operator determines the points (images) to be reproduced during surgery and performs direct teaching to register these points as registered points in the robot 20 (robot control device 80). The points to be reproduced here refer to the desired position and orientation of the robot 20, i.e., the position and orientation of the ultrasound probe 101 relative to the patient. The operator, for example, instructs the robot 20 to move to the registered points, presses the ultrasound probe 101 against the surface of the human body (patient), and advances the guidewire while recognizing the positional relationship between the tip of the guidewire and the blood vessel from the acquired ultrasound echo image. This allows the guidewire to accurately pass through the center of the occluded or narrowed area of the blood vessel.
超音波装置１００は、図１に示すように、超音波プローブ１０１と、超音波プローブ１０１とケーブル１０２を介して接続された超音波装置本体１１０と、を備える。超音波装置本体１１０は、図５に示すように、装置全体の制御を司る超音波診断制御部１１１と、超音波プローブ１０１からの受信信号を処理して超音波エコー画像を生成する画像処理部１１２と、超音波エコー画像を表示する画像表示部１１３と、各種操作スイッチ（図示せず）と、を備える。尚、超音波プローブ１０１としては、１次元のリニア型、コンベックス型の他、２次元や３次元の多次元のプローブ、Ｈ型などの他形状のプローブも採用できる。As shown in FIG. 1, the ultrasound device 100 comprises an ultrasound probe 101 and an ultrasound device main body 110 connected to the ultrasound probe 101 via a cable 102. As shown in FIG. 5, the ultrasound device main body 110 comprises an ultrasound diagnosis control unit 111 that controls the entire device, an image processing unit 112 that processes signals received from the ultrasound probe 101 to generate ultrasound echo images, an image display unit 113 that displays the ultrasound echo images, and various operation switches (not shown). Note that the ultrasound probe 101 can be a one-dimensional linear type, a convex type, or a two-dimensional or three-dimensional probe, or a probe of another shape such as an H-type.
図１及び図２に示すように、ロボット２０は、基台２５と、基台２５上に設置された筐体２９と、筐体２９に支持されたロボットアーム２１と、ロボットアーム２１の先端部に取り付けられた手先部６０と、ロボットアーム２１を制御するロボット制御装置８０と、操作パネル９０と、を備えている。基台２５にはキャスター２６が取り付けられている。また、基台２５には、レバー２７を押し下げることにより鉛直下方向に突出してロボット２０を移動不能にロック（固定）するロック部２８が設けられている。As shown in Figures 1 and 2, the robot 20 comprises a base 25, a housing 29 installed on the base 25, a robot arm 21 supported by the housing 29, a hand 60 attached to the tip of the robot arm 21, a robot control device 80 that controls the robot arm 21, and an operation panel 90. Casters 26 are attached to the base 25. The base 25 also has a locking section 28 that protrudes vertically downward when a lever 27 is pressed down, locking (fixing) the robot 20 so that it cannot move.
ロボットアーム２１は、本実施形態では、例えば、７軸の多関節アームであり、第１アーム２２と第２アーム２３とベース２４と第１アーム駆動装置３５と第２アーム駆動装置３６と姿勢保持装置３７と回転３軸機構５０とブレーキレバー６５（図４参照）とを有する。第１アーム２２の基端部は、上下方向（Ｚ軸方向）に延在する第１関節軸３１を介してベース２４に連結されている。第１アーム駆動装置３５は、モータ３５ａとエンコーダ３５ｂとアンプ３５ｃとを備える（図５参照）。モータ３５ａの回転軸は、図示しない減速機を介して第１関節軸３１に接続されている。第１アーム駆動装置３５は、モータ３５ａを駆動して第１関節軸３１を回転駆動し、第１関節軸３１を支点に第１アーム２２を水平面（ＸＹ平面）に沿って回動（旋回）させる。エンコーダ３５ｂは、例えば、モータ３５ａの回転軸に取り付けられた回転体を用いて、モータ３５ａの回転変位量等を検出するロータリエンコーダである。アンプ３５ｃは、スイッチング素子のスイッチングによりモータ３５ａを駆動するための駆動部である。In this embodiment, the robot arm 21 is, for example, a seven-axis articulated arm, and includes a first arm 22, a second arm 23, a base 24, a first arm driver 35, a second arm driver 36, an attitude holding device 37, a three-axis rotation mechanism 50, and a brake lever 65 (see Figure 4). The base end of the first arm 22 is connected to the base 24 via a first joint axis 31 extending in the vertical direction (Z-axis direction). The first arm driver 35 includes a motor 35a, an encoder 35b, and an amplifier 35c (see Figure 5). The rotation axis of the motor 35a is connected to the first joint axis 31 via a reducer (not shown). The first arm driver 35 drives the motor 35a to rotate the first joint axis 31, causing the first arm 22 to rotate (pivot) along the horizontal plane (XY plane) around the first joint axis 31 as a fulcrum. Encoder 35b is, for example, a rotary encoder that uses a rotating body attached to the rotation shaft of motor 35a to detect the amount of rotational displacement of motor 35a. Amplifier 35c is a drive unit that drives motor 35a by switching on and off switching elements.
第２アーム２３の基端部は、上下方向に延在する第２関節軸３２を介して第１アーム２２の先端部に連結されている。第２アーム駆動装置３６は、モータ３６ａとエンコーダ３６ｂとアンプ３６ｃとを備える（図５参照）。尚、第２アーム駆動装置３６の説明において、第１アーム駆動装置３５と同様の構成については、その説明を省略する。第２アーム駆動装置３６は、モータ３６ａを駆動して第２関節軸３２を回転駆動し、第２関節軸３２を支点に第２アーム２３を水平面に沿って回動させる。本実施形態では、第１アーム２２と第２アーム２３は、水平関節アームを構成する。ロボット２０は、腕姿勢として、ロボットアーム２１を右腕姿勢で動作させる右腕姿勢モードと、ロボットアーム２１を左腕姿勢で動作させる左腕姿勢モードと、を有する。The base end of the second arm 23 is connected to the tip end of the first arm 22 via a second joint shaft 32 extending in the vertical direction. The second arm driver 36 includes a motor 36a, an encoder 36b, and an amplifier 36c (see Figure 5). Note that in describing the second arm driver 36, the same components as those of the first arm driver 35 will not be described. The second arm driver 36 drives the motor 36a to rotate the second joint shaft 32, causing the second arm 23 to rotate along a horizontal plane around the second joint shaft 32 as a fulcrum. In this embodiment, the first arm 22 and the second arm 23 form a horizontal joint arm. The robot 20 has two arm postures: a right arm posture mode in which the robot arm 21 operates in a right arm posture, and a left arm posture mode in which the robot arm 21 operates in a left arm posture.
図２に示すように、筐体２９内には、昇降装置４０が設けられている。昇降装置４０は、基台２５の上に設置されている。ベース２４は、ロボットアーム２１の基端部に設けられ、昇降装置４０により、基台２５に対して昇降可能に設けられている。昇降装置４０は、第１スライダ４１と、第１ガイド部材４２と、第１ボールねじ軸４３（昇降軸）と、モータ４４ａと、エンコーダ４４ｂと、アンプ４４ｃと、を備える（図５参照）。ベース２４は、第１スライダ４１に固定されている。第１ガイド部材４２は、上下方向に延出して第１スライダ４１の移動をガイドする。第１ボールねじ軸４３は、上下方向に延出すると共に第１スライダ４１に固定されたボールねじナット（図示せず）に螺合されている。モータ４４ａは、第１ボールねじ軸４３を回転駆動する。アンプ４４ｃは、モータ４４ａを駆動する。昇降装置４０は、モータ４４ａにより第１ボールねじ軸４３を回転駆動することにより、第１スライダ４１に固定されたベース２４を第１ガイド部材４２に沿って上下に移動させる。エンコーダ４４ｂは、例えば、第１スライダ４１（ベース２４）の上下方向における位置（昇降位置）を検出するリニアエンコーダである。2, an elevator device 40 is provided within the housing 29. The elevator device 40 is installed on the base 25. The base 24 is provided at the base end of the robot arm 21 and is movable up and down relative to the base 25 by the elevator device 40. The elevator device 40 includes a first slider 41, a first guide member 42, a first ball screw shaft 43 (elevation shaft), a motor 44a, an encoder 44b, and an amplifier 44c (see FIG. 5). The base 24 is fixed to the first slider 41. The first guide member 42 extends in the vertical direction to guide the movement of the first slider 41. The first ball screw shaft 43 extends in the vertical direction and is threadedly engaged with a ball screw nut (not shown) fixed to the first slider 41. The motor 44a rotates the first ball screw shaft 43. The amplifier 44c drives the motor 44a. The lifting device 40 moves the base 24 fixed to the first slider 41 up and down along the first guide member 42 by rotating the first ball screw shaft 43 using the motor 44a. The encoder 44b is, for example, a linear encoder that detects the vertical position (lift position) of the first slider 41 (base 24).
回転３軸機構５０は、図１、図２に示すように、上下方向に延在する姿勢保持用軸３３を介して第２アーム２３の先端部に連結されている。回転３軸機構５０は、互いに直交する第１回転軸５１，第２回転軸５２及び第３回転軸５３と、第１回転軸５１を回転させる第１回転装置５５と、第２回転軸５２を回転させる第２回転装置５６と、第３回転軸５３を回転させる第３回転装置５７と、を備える。第１回転軸５１は、姿勢保持用軸３３に対して直交する姿勢で支持されている。第２回転軸５２は、第１回転軸５１に対して直交する姿勢で支持されている。第３回転軸５３は、第２回転軸５２に対して直交する姿勢で支持されている。第１回転装置５５は、第１回転軸５１を回転駆動するモータ５５ａと、モータ５５ａの回転軸に取り付けられモータ５５ａの回転変位量を検出するエンコーダ５５ｂと、モータ５５ａを駆動するアンプ５５ｃと、を有する（図５参照）。第２回転装置５６は、第２回転軸５２を回転駆動するモータ５６ａと、モータ５６ａの回転軸に取り付けられモータ５６ａの回転変位量を検出するエンコーダ５６ｂと、モータ５６ａを駆動するアンプ５６ｃと、を有する（図５参照）。第３回転装置５７は、第３回転軸５３を回転駆動するモータ５７ａと、モータ５７ａの回転軸に取り付けられモータ５７ａの回転変位量を検出するエンコーダ５７ｂと、モータ５７ａを駆動するアンプ５７ｃと、を有する（図５参照）。As shown in Figures 1 and 2, the three-axis rotating mechanism 50 is connected to the tip of the second arm 23 via an attitude-maintaining shaft 33 extending in the vertical direction. The three-axis rotating mechanism 50 comprises a first rotation shaft 51, a second rotation shaft 52, and a third rotation shaft 53 that are perpendicular to one another, a first rotation device 55 that rotates the first rotation shaft 51, a second rotation device 56 that rotates the second rotation shaft 52, and a third rotation device 57 that rotates the third rotation shaft 53. The first rotation shaft 51 is supported in an orientation perpendicular to the attitude-maintaining shaft 33. The second rotation shaft 52 is supported in an orientation perpendicular to the first rotation shaft 51. The third rotation shaft 53 is supported in an orientation perpendicular to the second rotation shaft 52. The first rotation device 55 includes a motor 55a that rotates the first rotating shaft 51, an encoder 55b attached to the rotating shaft of the motor 55a and detecting the rotational displacement of the motor 55a, and an amplifier 55c that drives the motor 55a (see FIG. 5). The second rotation device 56 includes a motor 56a that rotates the second rotating shaft 52, an encoder 56b attached to the rotating shaft of the motor 56a and detecting the rotational displacement of the motor 56a, and an amplifier 56c that drives the motor 56a (see FIG. 5). The third rotation device 57 includes a motor 57a that rotates the third rotating shaft 53, an encoder 57b attached to the rotating shaft of the motor 57a and detecting the rotational displacement of the motor 57a, and an amplifier 57c that drives the motor 57a (see FIG. 5).
第３回転装置５７は、第２回転軸５２が連結されると共に第２回転軸５２に対して直交方向に延出するように第３回転軸５３を回転可能に支持する筐体５４や、第３回転軸５３を回転駆動するモータ５７ａ、力覚センサ６８等を備える（図５参照）。図３に示すように、筐体５４は、例えば、それぞれ周方向（外周に沿った方向）につながる第１面５４ｂ、第２面５４ｔ、第３面５４ｒ及び第４面５４ｆを有する箱形の部材である。第２回転軸５２は、第３面５４ｒに連結される。第３回転軸５３は、第３面５４ｒに対して直交する第１面５４ｂから外方へ延出するように筐体５４に対して回転可能に支持され、モータ５７ａにより回転駆動される。例えば、ロボットアーム２１を原点位置に位置した状態では、図２に示す状態となり、第１面５４ｂが下面となる。筐体５４の第２面５４ｔには、ダイレクトティーチングにおいて、ロボットアーム２１に保持された超音波プローブ１０１を操作者が手動操作する際に、操作者により把持される操作ハンドル６６や、ロボットアーム２１に予期しない動作が発生した際に操作者の操作によりロボットアーム２１の動作を一時的に停止させるための停止スイッチ６７が配置される。The third rotation device 57 includes a housing 54 to which the second rotation shaft 52 is connected and which rotatably supports the third rotation shaft 53 so that it extends perpendicular to the second rotation shaft 52, a motor 57a that rotates the third rotation shaft 53, a force sensor 68, and the like (see Figure 5). As shown in Figure 3, the housing 54 is, for example, a box-shaped member having a first surface 54b, a second surface 54t, a third surface 54r, and a fourth surface 54f that are connected in the circumferential direction (direction along the outer periphery). The second rotation shaft 52 is connected to the third surface 54r. The third rotation shaft 53 is rotatably supported on the housing 54 so that it extends outward from the first surface 54b that is perpendicular to the third surface 54r, and is rotationally driven by the motor 57a. For example, when the robot arm 21 is positioned at the origin position, it is in the state shown in Figure 2, with the first surface 54b facing downward. The second surface 54t of the housing 54 is provided with an operating handle 66 that is held by the operator when manually operating the ultrasound probe 101 held by the robot arm 21 during direct teaching, and a stop switch 67 that the operator can operate to temporarily stop the operation of the robot arm 21 if an unexpected movement occurs in the robot arm 21.
力覚センサ６８は、筐体５４内に設けられ、第３回転軸５３に取り付けられる。力覚センサ６８は、筐体５４内に設けられたモータ５７ａからの動力を第３回転軸５３（手先部６０）に伝達すると共に、手先部６０や操作ハンドル６６に加わる外力としてＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸方向に作用する力成分とＲａ、Ｒｂ及びＲｃの各軸周りに作用するトルク成分とを検出する。The force sensor 68 is provided inside the housing 54 and attached to the third rotation shaft 53. The force sensor 68 transmits power from the motor 57a provided inside the housing 54 to the third rotation shaft 53 (hand end portion 60), and detects force components acting in the axial directions of the X-axis, Y-axis, and Z-axis as external forces applied to the hand end portion 60 and operating handle 66, as well as torque components acting around the Ra, Rb, and Rc axes.
手先部６０は、第３回転軸５３の先端部に取り付けられる。手先部６０は、基部６０１と、第３回転軸５３と同軸になるように超音波プローブ１０１を保持する保持部６０２と、操作者により把持される部分である把持部６０３と、を有する。基部６０１は、プレート状の部材であり、パッチン錠６４により第３回転軸５３に対して着脱可能に取り付けられている。尚、手先部６０（基部６０１）は、他の固定具（例えば、ラチェット式固定具や、ねじ等）により第３回転軸５３に取り付けられても良い。The hand unit 60 is attached to the tip of the third rotation shaft 53. The hand unit 60 has a base 601, a holding unit 602 that holds the ultrasound probe 101 so that it is coaxial with the third rotation shaft 53, and a gripping unit 603 that is held by the operator. The base 601 is a plate-shaped member that is detachably attached to the third rotation shaft 53 with a snap lock 64. The hand unit 60 (base 601) may also be attached to the third rotation shaft 53 with other fasteners (e.g., ratchet-type fasteners, screws, etc.).
保持部６０２は、基部６０１の一方の表面に設けられ、超音波プローブ１０１を保持する。保持部６０２は、例えば、超音波プローブ１０１を両サイドから支持する一対の支持壁と、一方の支持壁から他方の支持壁に架け渡され超音波プローブ１０１を基部６０１に押さえ付けて保持する板状の押さえ部材と、を備えている。この押さえ部材は、一辺側が一方の支持壁にヒンジを介して回動可能に取り付けられると共に、反対側の他辺側が他方の支持壁に固定具（例えば、パッチン錠）により係脱可能に固定される。従って、押さえ部材は、一対の支持壁に対して開閉可能となっており、超音波プローブ１０１を保持する閉状態と、超音波プローブ１０１を着脱可能な開状態とに切り替わる。これにより、保持部６０２は、例えば、リニア型の超音波プローブ１０１の表裏の向きを変えて、どちらの向きにしても取り付け可能となっている。The holding unit 602 is provided on one surface of the base 601 and holds the ultrasonic probe 101. The holding unit 602 includes, for example, a pair of support walls that support the ultrasonic probe 101 from both sides, and a plate-shaped pressing member that spans from one support wall to the other and presses the ultrasonic probe 101 against the base 601. One side of this pressing member is rotatably attached to one support wall via a hinge, and the other side is detachably fixed to the other support wall with a fixing device (e.g., a snap lock). Therefore, the pressing member can be opened and closed relative to the pair of support walls, and can be switched between a closed state in which the ultrasonic probe 101 is held, and an open state in which the ultrasonic probe 101 can be attached and detached. As a result, the holding unit 602 can be attached in either orientation, for example, by flipping the front and back of the linear ultrasonic probe 101.
把持部６０３は、例えば、ダイレクトティーチングにおいて、ロボットアーム２１に保持された超音波プローブ１０１を操作者が手で動かす際に、当該操作者により把持される。把持部６０３は、基部６０１の保持部６０２が設けられた一方の表面とは反対側の他方の表面に設けられ、当該他方の表面から外側に凸状に突出するように形成されている。本実施形態では、把持部６０３は、図３、図４に示すように、凸曲面により形成されるが、操作者が把持可能な形状であれば、例えばテーパー形状、棒状、半球状、直方体状、立方体状など如何なる形状により形成されても良い。また、把持部６０３における凸状部（凸曲面部）の頂部には、ダイレクトティーチングにおいて操作者によるロボットアーム２１の手動操作を許可するためのダイレクトティーチングスイッチ６１が設けられている。尚、ダイレクトティーチングスイッチ６１を設ける位置は、図３及び図４に示す位置に限らない。例えば、ダイレクトティーチングスイッチ６１を、把持部６０３におけるパッチン錠６４（後述するケーブルガイド６３）側の面に設けても良い。また、ダイレクトティーチングスイッチ６１を、把持部６０３以外の部材に設けても良い。例えば、筐体５４の第２面５４ｔに、ダイレクトティーチングスイッチ６１を設けても良い。また、ダイレクトティーチングスイッチ６１を、ロボットアーム２１以外の部材に設けても良い。例えば、筐体２９に、ダイレクトティーチングスイッチ６１を設けても良い。あるいは、ロボット制御装置８０と無線通信可能な部材に、ダイレクトティーチングスイッチ６１を設けても良い。The gripping portion 603 is gripped by an operator when the operator manually moves the ultrasound probe 101 held by the robot arm 21 during direct teaching, for example. The gripping portion 603 is provided on the surface of the base 601 opposite the surface on which the holding portion 602 is provided, and is formed so as to protrude convexly outward from the other surface. In this embodiment, the gripping portion 603 is formed with a convex curved surface as shown in Figures 3 and 4. However, the gripping portion 603 may be formed in any shape that can be gripped by the operator, such as a tapered shape, rod shape, hemispherical shape, rectangular parallelepiped shape, or cube shape. In addition, a direct teaching switch 61 is provided at the top of the convex portion (convex curved surface portion) of the gripping portion 603 to allow the operator to manually operate the robot arm 21 during direct teaching. Note that the location of the direct teaching switch 61 is not limited to the position shown in Figures 3 and 4. For example, the direct teaching switch 61 may be provided on the surface of the gripping portion 603 on the side of the snap lock 64 (cable guide 63, described later). The direct teaching switch 61 may also be provided on a member other than the gripping portion 603. For example, the direct teaching switch 61 may be provided on the second surface 54t of the housing 54. The direct teaching switch 61 may also be provided on a member other than the robot arm 21. For example, the direct teaching switch 61 may be provided on the housing 29. Alternatively, the direct teaching switch 61 may be provided on a member capable of wireless communication with the robot control device 80.
ダイレクトティーチングスイッチ６１は、本実施形態では、３ポジションのイネーブルスイッチとして構成される。ダイレクトティーチングスイッチ６１の端子には、ケーブル６２の一端が接続される。手先部６０の基部６０１における上記他方の表面であって把持部６０３よりも筐体５４側には、ケーブル６２の一端をダイレクトティーチングスイッチ６１に導くケーブルガイド６３が固定されている。ケーブル６２の他端は、筐体５４からロボットアーム２１に沿ってロボット制御装置８０に繋がる配線と接続される。本実施形態では、ケーブル６２の他端には、コネクタ６２１が設けられており、筐体５４に設けられたコネクタに対して抜き差し可能に接続される。このため、パッチン錠６４を解錠すると共にコネクタ６２１を引き抜くことで、筐体５４から手先部６０を容易に切り離すことができ、メンテナンス性を向上させることができる。In this embodiment, the direct teaching switch 61 is configured as a three-position enable switch. One end of a cable 62 is connected to a terminal of the direct teaching switch 61. A cable guide 63 that guides one end of the cable 62 to the direct teaching switch 61 is fixed to the other surface of the base 601 of the hand 60, closer to the housing 54 than the gripping portion 603. The other end of the cable 62 is connected to wiring that runs from the housing 54 along the robot arm 21 to the robot control device 80. In this embodiment, a connector 621 is provided at the other end of the cable 62, and is removably connected to a connector provided on the housing 54. Therefore, by unlocking the snap lock 64 and pulling out the connector 621, the hand 60 can be easily detached from the housing 54, improving maintainability.
本実施形態のロボット２０は、第１アーム駆動装置３５と第２アーム駆動装置３６と昇降装置４０とによるＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の３方向の並進運動と、回転３軸機構５０によるＸ軸回りＲｂ（ピッチング）、Ｙ軸回り（ローリング）Ｒａ及びＺ軸回り（ヨーイング）Ｒｃの３方向の回転運動との組み合わせにより、ロボットアーム２１を動作させる。これにより、ロボット２０は、図６に示すように、超音波プローブ１０１をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸方向（正逆両方向）に移動させると共にＲａ，Ｒｂ及びＲｃの各軸周り（正逆両回転方向）に回転させることができる。本実施形態では、Ｘ軸方向は、筐体２９から超音波プローブ１０１を離す又は筐体２９へ超音波プローブ１０１を近づける方向となっている。例えば、図６に示すように、Ｘ軸方向において、筐体２９から超音波プローブ１０１を離す方向をプラス方向、筐体２９へ超音波プローブ１０１を近づける方向をマイナス方向とする。また、Ｙ軸方向において、左方向をプラス方向、右方向をマイナス方向とする。また、Ｚ軸方向において、上方向をプラス方向、下方向をマイナス方向とする。本実施形態では、筐体２９から前方に向かうＸ軸方向のプラス方向と、超音波プローブ１０１を前方に回転（前転）させるＹ軸周りＲａのプラス方向を揃えることで、操作者が認識する直観的な方向を同じにし、操作性を向上している。尚、図６に示す方向及びプラス／マイナスの定義は一例である。例えば、Ｘ軸周りを回転方向Ｒａと定義しても良い。また、本実施形態のロボットシステム１０は、保持部６０２に保持された超音波プローブ１０１の先端における中央１２３（図６参照）を回転中心として保持部６０２を回転させるように、回転中心が設定されている。In this embodiment, the robot 20 operates the robot arm 21 by a combination of translational motion in three directions, the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, performed by the first arm driver 35, the second arm driver 36, and the elevator 40, and rotational motion in three directions, the X-axis (pitching) Rb, the Y-axis (rolling) Ra, and the Z-axis (yawing) Rc, performed by the three-axis rotation mechanism 50. As a result, as shown in FIG. 6, the robot 20 can move the ultrasonic probe 101 in each of the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions (both forward and reverse directions) and rotate it around the Ra, Rb, and Rc axes (both forward and reverse rotation directions). In this embodiment, the X-axis direction is the direction that moves the ultrasonic probe 101 away from the housing 29 or moves the ultrasonic probe 101 closer to the housing 29. For example, as shown in FIG. 6, in the X-axis direction, the direction that moves the ultrasonic probe 101 away from the housing 29 is the positive direction, and the direction that moves the ultrasonic probe 101 closer to the housing 29 is the negative direction. In addition, in the Y-axis direction, the left direction is the positive direction and the right direction is the negative direction. In addition, in the Z-axis direction, the upward direction is the positive direction and the downward direction is the negative direction. In this embodiment, the positive direction in the X-axis direction, which points forward from the housing 29, is aligned with the positive direction Ra around the Y-axis, which rotates the ultrasonic probe 101 forward (forward rotation), thereby aligning the directions intuitively recognized by the operator and improving operability. Note that the definitions of directions and positive/negative signs shown in FIG. 6 are merely examples. For example, the direction around the X-axis may be defined as the rotation direction Ra. In addition, in the robot system 10 of this embodiment, the center of rotation is set so that the holder 602 rotates around the center 123 (see FIG. 6) of the tip of the ultrasonic probe 101 held by the holder 602.
姿勢保持装置３７は、第１アーム２２及び第２アーム２３の姿勢によらず回転３軸機構５０の姿勢（第１回転軸５１の向き）を一定の向きに保持するものである。姿勢保持装置３７は、モータ３７ａとエンコーダ３７ｂとアンプ３７ｃとを備える（図５参照）。モータ３７ａの回転軸は、図示しない減速機を介して姿勢保持用軸３３に接続されている。姿勢保持装置３７は、第１回転軸５１の軸方向が常時、左右方向（Ｙ軸方向）となるように第１関節軸３１の回転角度と第２関節軸３２の回転角度とに基づいて姿勢保持用軸３３の目標回転角度を設定し、姿勢保持用軸３３が目標回転角度となるようにモータ３７ａを駆動制御する。これにより、３方向の並進運動の制御と３方向の回転運動の制御とをそれぞれ独立して行なうことが可能となり、制御が容易となる。The attitude holding device 37 holds the attitude of the three-axis rotation mechanism 50 (the orientation of the first rotation axis 51) in a fixed direction regardless of the attitudes of the first arm 22 and the second arm 23. The attitude holding device 37 includes a motor 37a, an encoder 37b, and an amplifier 37c (see Figure 5). The rotation axis of the motor 37a is connected to the attitude holding axis 33 via a reducer (not shown). The attitude holding device 37 sets a target rotation angle for the attitude holding axis 33 based on the rotation angles of the first joint axis 31 and the second joint axis 32 so that the axial direction of the first rotation axis 51 is always in the left-right direction (Y-axis direction), and drives and controls the motor 37a so that the attitude holding axis 33 reaches the target rotation angle. This makes it possible to control the translational movement in three directions and the rotational movement in three directions independently, making control easier.
また、ロボットアーム２１には、水平旋回する軸（第１関節軸３１、第２関節軸３２及び姿勢保持用軸３３）を除いた各軸に対して機械ブレーキ（例えば、ディスクブレーキ）が取り付けられている。操作者は、図４に示すブレーキレバー６５を操作することで、この機械ブレーキの作動を解除することができる。これにより、ロボット２０の何らかの異常により電源が遮断されても、操作者は、機械ブレーキを手動により解除することができる。Furthermore, mechanical brakes (e.g., disc brakes) are attached to each axis of the robot arm 21 except for the horizontally rotating axis (first joint axis 31, second joint axis 32, and attitude maintaining axis 33). The operator can release the activation of these mechanical brakes by operating the brake lever 65 shown in Figure 4. This allows the operator to manually release the mechanical brakes even if the power supply is cut off due to some abnormality in the robot 20.
また、操作パネル９０は、例えば、筐体２９の上面に設けられ、ロボットシステム１０に関する各種情報を表示すると共に、ロボットシステム１０に対する各種指示を入力可能なタッチパネル式のディスプレイである。また、図１に示すフットスイッチ９１は、操作者による踏み込みによってオンするペダルスイッチであり、ケーブルを介してロボット２０のロボット制御装置８０に接続される。本実施形態では、フットスイッチ９１は、横方向に並ぶ４つのスイッチ（第１～第４スイッチ９１１，９１２，９１３，９１４）を有する。The operation panel 90 is, for example, provided on the top surface of the housing 29, and is a touch panel display that displays various information related to the robot system 10 and allows various instructions to be input to the robot system 10. The foot switch 91 shown in FIG. 1 is a pedal switch that is turned on when the operator steps on it, and is connected to the robot control device 80 of the robot 20 via a cable. In this embodiment, the foot switch 91 has four switches (first to fourth switches 911, 912, 913, 914) lined up horizontally.
ＥＳＲコントローラ９２は、操作者により両手で把持した状態で押下操作される操作コントローラであり、無線によりロボット２０のロボット制御装置８０に接続される。尚、ＥＳＲコントローラ９２は、有線によりロボット２０のロボット制御装置８０に接続されても良い。ＥＳＲコントローラ９２は、本実施形態では、図１に示すように、方向キーボタン９２１と、押しボタン９２２と、ボタン９２３と、ボタン９２４と、押しボタン９２５，９２６と、を有する。方向キーボタン９２１は、左手親指により操作可能なボタン（上ボタン、下ボタン、左ボタン及び右ボタン）を有する。押しボタン９２２は、右手親指により操作可能で且つひし形に配置された４つのボタン（Ａボタン、Ｂボタン、Ｘボタン及びＹボタン）を有する。ボタン９２３は、それぞれ左手人差し指、左手中指により操作可能なＬ１ボタン、Ｌ２ボタンを有する。ボタン９２４は、それぞれ右手人差し指、右手中指により操作可能なＲ１ボタン、Ｒ２ボタンを有する。押しボタン９２５，９２６は、方向キーボタン９２１と４つの押しボタン９２２との間に複数配置されている。The ESR controller 92 is an operation controller that is pressed by the operator while held with both hands, and is connected wirelessly to the robot control device 80 of the robot 20. Note that the ESR controller 92 may also be connected to the robot control device 80 of the robot 20 via a wired connection. In this embodiment, as shown in FIG. 1, the ESR controller 92 has a directional key button 921, a push button 922, a button 923, a button 924, and push buttons 925 and 926. The directional key button 921 has buttons (up button, down button, left button, and right button) that can be operated with the thumb of the left hand. The push button 922 has four buttons (A button, B button, X button, and Y button) arranged in a diamond shape that can be operated with the thumb of the right hand. The button 923 has an L1 button and an L2 button that can be operated with the index finger and middle finger of the left hand, respectively. The buttons 924 include an R1 button and an R2 button that can be operated with the index finger and middle finger of the right hand, respectively. Multiple push buttons 925 and 926 are arranged between the directional key button 921 and the four push buttons 922.
タブレット端末９３は、ＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭ，ストレージ（ＳＳＤ）を含む制御装置と、各種情報を表示すると共に操作者による入力操作が可能なタッチパネル式のディスプレイと、通信部と、を備える。タブレット端末９３は、無線通信によりロボット２０のロボット制御装置８０と通信可能に接続される。本実施形態では、タブレット端末９３は、操作パネル９０を無線通信によって当該タブレット端末９３から遠隔操作することができるリモートデスクトップ機能を有する。The tablet terminal 93 is equipped with a control device including a CPU, ROM, RAM, and storage (SSD), a touch panel display that displays various information and allows the operator to input operations, and a communication unit. The tablet terminal 93 is connected to the robot control device 80 of the robot 20 via wireless communication so that it can communicate with it. In this embodiment, the tablet terminal 93 has a remote desktop function that allows the operation panel 90 to be remotely controlled from the tablet terminal 93 via wireless communication.
非常停止スイッチ９４は、非常時にロボット２０を強制的に停止させるボタンであり、ケーブルを介してロボット制御装置８０に接続されている。尚、非常停止スイッチ９４は、ロボットアーム２１、筐体２９等に設けられても良い。The emergency stop switch 94 is a button that forcibly stops the robot 20 in an emergency, and is connected to the robot control device 80 via a cable. The emergency stop switch 94 may also be provided on the robot arm 21, the housing 29, etc.
図５に示すように、ロボット制御装置８０は、ロボット制御部８１と通信部８４と記憶部８５とを備える。ロボット制御部８１は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路などを含むプロセッサとして構成されるものである。ロボット制御部８１は、ロボットアーム２１（モータ３５ａ～３７ａ，４４ａ，５５ａ～５７ａ）の制御に係る各種処理を行なう。通信部８４は、有線又は無線によりロボット制御装置８０と外部機器（フットスイッチ９１やＥＳＲコントローラ９２、タブレット端末９３、非常停止スイッチ９４等）との通信を行ない、各種信号やデータのやり取りを行なう。記憶部８５は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ、ＳＤＤなどの記憶装置である。As shown in FIG. 5, the robot control device 80 comprises a robot control unit 81, a communication unit 84, and a memory unit 85. The robot control unit 81 is configured as a processor including a CPU, ROM, RAM, peripheral circuits, etc. The robot control unit 81 performs various processes related to the control of the robot arm 21 (motors 35a-37a, 44a, 55a-57a). The communication unit 84 communicates via wire or wireless between the robot control device 80 and external devices (foot switch 91, ESR controller 92, tablet terminal 93, emergency stop switch 94, etc.) and exchanges various signals and data. The memory unit 85 is a storage device such as RAM, ROM, HDD, or SSD.
アンプ３５ｃ～３７ｃ，４４ｃ，５５ｃ～５７ｃには、それぞれ、モータ制御部７１と駆動電力供給部７２とが含まれる。駆動電力供給部７２は、例えば、モータ３５ａ～３７ａ，４４ａ，５５ａ～５７ａの駆動に必要な電力を供給するインバータ回路を備えている。モータ制御部７１は、例えば、駆動電力供給部７２のインバータ回路のスイッチング素子を、エンコーダ３５ｂ～３７ｂ，４４ｂ，５５ｂ～５７ｂ等からのエンコーダ情報に基づいてフィードバック制御（スイッチング制御）することで各モータ３５ａ～３７ａ，４４ａ，５５ａ～５７ａを制御する。Each of the amplifiers 35c-37c, 44c, and 55c-57c includes a motor control unit 71 and a drive power supply unit 72. The drive power supply unit 72 includes, for example, an inverter circuit that supplies the power necessary to drive the motors 35a-37a, 44a, and 55a-57a. The motor control unit 71 controls each of the motors 35a-37a, 44a, and 55a-57a by, for example, feedback control (switching control) of the switching elements of the inverter circuit of the drive power supply unit 72 based on encoder information from the encoders 35b-37b, 44b, and 55b-57b, etc.
次に、ロボットシステム１０の各機能について説明する。図７は、操作パネル９０に表示される操作画面の一例を示している。図７に示すように、ロボット制御装置８０は、各種のボタンと、登録ポイント表示部１３１を、操作画面に表示する。ロボット制御装置８０は、人体を模擬した画像１３３、後述する登録ポイントＰや経路Ｌを、登録ポイント表示部１３１に表示する。尚、ロボット制御装置８０は、登録ポイント表示部１３１に画像１３３を表示しなくとも良い。Next, each function of the robot system 10 will be explained. Figure 7 shows an example of an operation screen displayed on the operation panel 90. As shown in Figure 7, the robot control device 80 displays various buttons and a registration point display section 131 on the operation screen. The robot control device 80 displays an image 133 simulating a human body, as well as registration points P and paths L, which will be described later, on the registration point display section 131. Note that the robot control device 80 does not have to display the image 133 on the registration point display section 131.
ロボット制御装置８０は、図７に示すタブレット接続開始ボタンＢ１が操作されると、タブレット端末９３とロボット制御装置８０との無線接続を許可する。タブレット端末９３は、ロボット制御装置８０と無線接続されると、リモートデスクトップ機能により操作パネル９０で表示される画面と同じ画面を表示し、操作パネル９０と同様の操作を受け付けることができる。このため、以下に説明する操作パネル９０による操作は、タブレット端末９３によっても同様に実行できる。オペレーションボタンＢ２、メンテナンスボタンＢ３、設定ボタンＢ４のそれぞれは、オペレーションモード、メンテナンスモード、設定モードを切り替えるボタンである。When the tablet connection start button B1 shown in Figure 7 is operated, the robot control device 80 allows a wireless connection between the tablet terminal 93 and the robot control device 80. When the tablet terminal 93 is wirelessly connected to the robot control device 80, it uses the remote desktop function to display the same screen as that displayed on the operation panel 90, and can accept the same operations as those on the operation panel 90. Therefore, the operations using the operation panel 90 described below can also be performed using the tablet terminal 93. The operation button B2, maintenance button B3, and setting button B4 are buttons for switching between operation mode, maintenance mode, and setting mode, respectively.
オペレーションモードは、手術中等に使用するモードである。オペレーションモードの各種機能には、ダイレクトティーチング、ポイント登録、ポイント表示、ポイントソート、ポイント削除、ポイント再生、９０度回転、微調整、収容位置移動、原点位置移動等が含まれる。ロボット制御装置８０は、操作パネル９０、タブレット端末９３、フットスイッチ９１、ＥＳＲコントローラ９２等に対する操作に基づいてこれらの機能を実行する。Operation mode is a mode used during surgery, etc. The various functions in operation mode include direct teaching, point registration, point display, point sorting, point deletion, point replay, 90-degree rotation, fine adjustment, moving to storage position, moving to origin position, etc. The robot control device 80 executes these functions based on operations on the operation panel 90, tablet terminal 93, foot switch 91, ESR controller 92, etc.
ダイレクトティーチングは、操作者が手先部６０の把持部６０３や操作ハンドル６６等を把持して力を加えることでロボットアーム２１を直接に操作することができる機能である。ロボット制御装置８０は、ダイレクトティーチング機能の実行時において、操作者が少ない力で操作が可能となるように力が加わる方向に各軸のモータによるアシスト力を発生させる。尚、ロボット制御装置８０は、ユーザの選択を受け付け、このアシスト力の大きさを選択されたユーザごとに変更しても良い。Direct teaching is a function that allows the operator to directly operate the robot arm 21 by grasping the gripping portion 603 of the hand portion 60 or the operating handle 66 and applying force. When the direct teaching function is executed, the robot control device 80 generates an assist force from the motors of each axis in the direction of the applied force so that the operator can operate the robot with less force. The robot control device 80 may also accept user selections and change the magnitude of this assist force for each selected user.
ロボット制御装置８０は、ダイレクトティーチングスイッチ６１がオンしている間のみダイレクトティーチン機能を有効にする。上記した通り、本実施形態のダイレクトティーチングスイッチ６１は、３ポジションのイネーブルスイッチである。ロボット制御装置８０は、例えば、ユーザがダイレクトティーチングスイッチ６１を押してからスイッチを押す指を離すまでの間、又は、ダイレクトティーチングスイッチ６１を押してからスイッチをさらに押し込むまでの間、ダイレクトティーチング機能を有効にする。また、ロボット制御装置８０は、ダイレクトティーチングスイッチ６１がオフされると、モータによるアシストを停止する。このため、操作者は、ロボットアーム２１を手動で操作することが困難となる。The robot control device 80 enables the direct teaching function only while the direct teaching switch 61 is on. As described above, the direct teaching switch 61 in this embodiment is a three-position enable switch. The robot control device 80 enables the direct teaching function, for example, from the time the user presses the direct teaching switch 61 until they release their finger, or from the time the user presses the direct teaching switch 61 until they press the switch further. Furthermore, when the direct teaching switch 61 is turned off, the robot control device 80 stops motor assistance. This makes it difficult for the operator to manually operate the robot arm 21.
ポイント登録は、ポイント再生において、ロボット２０を移動させたいポイントを登録する機能である。ロボット制御装置８０は、操作者の操作に応じて超音波プローブ１０１の位置を変更し、変更後の超音波プローブ１０１の位置を登録ポイントＰとして記憶部８５に記憶する（本開示の記憶処理の一例）。具体的には、例えば、操作者は、ダイレクトティーチングスイッチ６１を操作してロボットアーム２１を手動操作し、ロボットアーム２１に保持された超音波プローブ１０１を患者に当てて取得される超音波エコー画像を確認しつつ、手術中に再現したい登録ポイントＰの位置に超音波プローブ１０１を配置する。ロボット制御装置８０は、操作パネル９０のポイント記録ボタンＢ５が操作されると、超音波プローブ１０１の位置等の情報を、登録ポイントＰとして記憶部８５に記憶する、即ち、登録ポイントＰを登録する。記憶部８５に記憶される登録ポイントの情報は、例えば、超音波プローブ１０１の位置や姿勢（Ｘ，Ｙ，Ｚ座標値やＲa，Ｒｂ，Ｒｃの各角度値）、ロボットアーム２１の各軸の位置（角度値や昇降座標値）等である。また、ロボット制御装置８０は、ポイント記録ボタンＢ５と同様に、フットスイッチ９１（例えば第１スイッチ９１１）の操作を受け付けたことに基づいて登録ポイントＰを登録する。また、ロボット制御装置８０は、手術中にも、登録ポイントＰの登録を受け付けることができる。また、ロボット制御装置８０は、後述する微調整機能を実行している際にも、超音波プローブ１０１の位置や姿勢の変更、登録ポイントＰの登録を受け付けることができる。ロボット制御装置８０は、記憶（登録）した登録ポイントＰを登録ポイント表示部１３１に表示し、ポイント再生時などに使用する。Point registration is a function that registers a point to which the robot 20 is to be moved during point playback. The robot control device 80 changes the position of the ultrasonic probe 101 in response to operator operation and stores the changed position of the ultrasonic probe 101 in the memory unit 85 as a registered point P (an example of the storage process of the present disclosure). Specifically, for example, the operator operates the direct teaching switch 61 to manually operate the robot arm 21, and while checking the ultrasound echo image acquired by placing the ultrasonic probe 101 held by the robot arm 21 against the patient, places the ultrasonic probe 101 at the position of the registered point P that is to be reproduced during surgery. When the point record button B5 on the operation panel 90 is operated, the robot control device 80 stores information such as the position of the ultrasonic probe 101 as a registered point P in the memory unit 85, i.e., registers the registered point P. The registered point information stored in the memory unit 85 includes, for example, the position and orientation of the ultrasound probe 101 (X, Y, and Z coordinate values and the Ra, Rb, and Rc angle values), the position of each axis of the robot arm 21 (angle values and elevation coordinate values), etc. Similarly to the point recording button B5, the robot control device 80 registers a registered point P based on the operation of a foot switch 91 (e.g., the first switch 911). The robot control device 80 can also accept registration of a registered point P during surgery. The robot control device 80 can also accept changes to the position and orientation of the ultrasound probe 101 and registration of a registered point P while executing the fine-tuning function described below. The robot control device 80 displays the stored (registered) registered point P on the registered point display unit 131 and uses it when replaying points, etc.
ポイント表示は、ロボット２０の３次元における位置、例えば、超音波プローブ１０１の先端（中央１２３など）の３次元における現在位置を、所定の方向から見た２次元における位置として表示する機能であり、登録ポイントＰを操作パネル９０に表示する機能である。ロボット制御装置８０は、ポイント表示機能として、操作パネル９０の操作に基づいて、拡大、縮小、視点変更等を実行する。図７や後述する図８～図１１の登録ポイント表示部１３１は、一例として、ＸＹ軸方向の２次元における位置として、超音波プローブ１０１の現在位置ＰＡや登録ポイントＰを表示した状態を示している。Point display is a function that displays the three-dimensional position of the robot 20, for example, the current three-dimensional position of the tip (e.g., center 123) of the ultrasonic probe 101, as a two-dimensional position viewed from a specified direction, and displays the registered point P on the operation panel 90. As a point display function, the robot control device 80 performs operations such as zooming in and out and changing the viewpoint based on operations on the operation panel 90. The registered point display unit 131 in Figure 7 and Figures 8 to 11 described below shows, as an example, the current position PA of the ultrasonic probe 101 and the registered point P displayed as two-dimensional positions in the X and Y axis directions.
また、ポイントソートは、登録ポイントＰを並び替える機能である。ロボット制御装置８０は、例えば、ポイントの再生順序として、患者の足の付け根から足先に向かう方向に並べる。ロボット制御装置８０は、操作者から予め受け付けたソート条件に基づいて、新たな登録ポイントＰの登録時、登録ポイントＰの削除時などに、登録ポイントＰを並び替える。ロボット制御装置８０は、例えば、ロボット２０、患者、超音波装置１００の配置が異なる組み合わせを示す複数の画像を、操作パネル９０に表示し、複数の画像から設置状況に合った画像の選択を受け付ける。ロボット制御装置８０は、選択された画像の構成に応じたソート条件を設定する。ここでいうソート条件とは、例えば、ＸＹＺの３つ軸方向に対するソートを行う優先順位、１つの軸方向におけるソートの向き（プラス方向に昇順、マイナス方向に昇順など）である。ロボット制御装置８０は、後述するように、登録された複数の登録ポイントＰについて、ソート後の順番に従って、各登録ポイントＰを繋ぐ経路Ｌを設定する。尚、経路Ｌは、操作者が手動操作で設定しても良い。Point sorting is a function that rearranges registered points P. For example, the robot control device 80 arranges the points in the playback order from the base of the patient's foot toward the toes. The robot control device 80 rearranges the registered points P when registering a new registered point P or deleting a registered point P, based on sorting conditions previously received from the operator. For example, the robot control device 80 displays multiple images showing different combinations of the robot 20, patient, and ultrasound device 100 on the operation panel 90 and accepts selection of an image that matches the installation situation from the multiple images. The robot control device 80 sets sorting conditions according to the configuration of the selected image. The sorting conditions here include, for example, the priority of sorting in the three X, Y, and Z axial directions, and the sorting direction in one axial direction (e.g., ascending in the positive direction, ascending in the negative direction). As described below, the robot control device 80 sets a path L connecting each of the registered registered points P according to the sorted order for the multiple registered points P. Note that the path L may also be set manually by the operator.
ポイント削除は、登録ポイントＰを削除する機能である。ロボット制御装置８０は、図７の選択削除ボタンＢ７が操作されると、選択された登録ポイントＰを削除する。また、ロボット制御装置８０は、全削除ボタンＢ８が操作されると、全ての登録ポイントＰを削除する。Point deletion is a function for deleting a registered point P. When the Delete Selected button B7 in Figure 7 is operated, the robot control device 80 deletes the selected registered point P. When the Delete All button B8 is operated, the robot control device 80 deletes all registered points P.
ポイント再生は、登録ポイントＰ及び登録ポイントＰ間の経路Ｌに基づいて超音波プローブ１０１をソート後の順番に移動させる機能である。ロボット制御装置８０は、再生モードボタンＢ９の操作に基づいて、ポイント再生のモードを切り替える。操作者は、手術中にポイント再生することで、ポイント毎の超音波エコー画像を取得でき、画像を見ながらカテーテルを操作できる。操作者は、操作パネル９０の移動ボタンＢ１０を操作したり、フットスイッチ９１を踏み込む操作をしたりすることにより現在位置から次の登録ポイントＰ、あるいは前の登録ポイントＰに超音波プローブ１０１を移動させることができる。ロボット制御装置８０は、移動する超音波プローブ１０１の現在位置ＰＡを登録ポイント表示部１３１に表示する（図８、図９参照）。Point playback is a function that moves the ultrasound probe 101 in sorted order based on the registered points P and the paths L between the registered points P. The robot control device 80 switches the point playback mode based on the operation of the playback mode button B9. By using point playback during surgery, the operator can obtain ultrasound echo images for each point and operate the catheter while viewing the images. The operator can move the ultrasound probe 101 from its current position to the next or previous registered point P by operating the movement button B10 on the operation panel 90 or by stepping on the foot switch 91. The robot control device 80 displays the current position PA of the moving ultrasound probe 101 on the registered point display unit 131 (see Figures 8 and 9).
例えば、図７に示すように、移動ボタンＢ１０として、「前移動」ボタンと、「次移動」ボタンが設けられている。ロボット制御装置８０は、「前移動」ボタンが操作された場合、現在位置から前の登録ポイントＰへ超音波プローブ１０１を移動させ、「次移動」ボタンが操作された場合、現在位置から次の登録ポイントＰへ超音波プローブ１０１を移動させる。また、ロボット制御装置８０は、フットスイッチ９１の第２スイッチ９１２が踏み込まれた場合、現在位置から前の登録ポイントＰへ超音波プローブ１０１を移動させ、第３スイッチ９１３が踏み込まれた場合、現在位置から次の登録ポイントＰへ超音波プローブ１０１を移動させる。For example, as shown in FIG. 7, a "move previous" button and a "move next" button are provided as the movement buttons B10. When the "move previous" button is operated, the robot control device 80 moves the ultrasonic probe 101 from the current position to the previous registered point P, and when the "move next" button is operated, the robot control device 80 moves the ultrasonic probe 101 from the current position to the previous registered point P. Furthermore, when the second switch 912 of the foot switch 91 is depressed, the robot control device 80 moves the ultrasonic probe 101 from the current position to the previous registered point P, and when the third switch 913 is depressed, the robot control device 80 moves the ultrasonic probe 101 from the current position to the next registered point P.
ポイント再生の再生モードには、例えば、３つのモードがあり、再生モードボタンＢ９には、通常移動モード、連続移動モード、補間移動モードの３つモードに切り替えるボタンが設けられている。通常移動モードは、登録ポイントＰを１つずつ進む、又は戻るモードである。ロボット制御装置８０は、通常移動モードが選択されると、移動ボタンＢ１０等が１回操作されると、超音波プローブ１０１を次の登録ポイントＰ、又は前の登録ポイントＰまで移動させて停止する。また、ロボット制御装置８０は、連続移動モードが選択されると、操作者が移動ボタンＢ１０等をタッチしている間や、フットスイッチ９１を踏み込んでいる間、動作し続け、タッチや踏み込みが解除されると、その位置でロボットアーム２１を停止させる。これにより、操作者は、任意の登録ポイントＰや経路Ｌ上でロボットアーム２１を停止させることができる。補間移動モードは、任意の移動距離を設定し、その位置に超音波プローブ１０１を移動させるモードである。ロボット制御装置８０は、補間移動モードが選択されると、設定された移動距離に基づいて、登録ポイントＰから自動で補間した位置を算出する。ロボット制御装置８０は、移動ボタンＢ１０等の操作に基づいて補間した位置まで超音波プローブ１０１を移動させる。尚、補間方法としては、直線補間や円弧補間を採用できる。There are, for example, three playback modes for point playback, and the playback mode button B9 has a button for switching between three modes: normal movement mode, continuous movement mode, and interpolation movement mode. Normal movement mode is a mode in which the registered points P are advanced or reverted one by one. When normal movement mode is selected, the robot control device 80 moves the ultrasonic probe 101 to the next or previous registered point P when a movement button B10 or the like is operated once, and stops the ultrasonic probe 101. When continuous movement mode is selected, the robot control device 80 continues to operate while the operator is touching the movement button B10 or the like or stepping on the foot switch 91, and stops the robot arm 21 at that position when the touch or stepping is released. This allows the operator to stop the robot arm 21 at any registered point P or on a path L. Interpolation movement mode is a mode in which an arbitrary movement distance is set and the ultrasonic probe 101 is moved to that position. When interpolation movement mode is selected, the robot control device 80 automatically calculates an interpolated position from the registered point P based on the set movement distance. The robot control device 80 moves the ultrasound probe 101 to the interpolated position based on the operation of the movement button B10, etc. Note that linear interpolation or circular interpolation can be used as the interpolation method.
また、ロボット制御装置８０は、選択位置移動ボタンＢ１７と、その上にポイント選択ボタンＢ１８を表示する。ロボット制御装置８０は、ポイント選択ボタンＢ１８の操作を受け付け、登録済みの登録ポイントＰのうち、任意の登録ポイントＰの選択を受け付ける。そして、ロボット制御装置８０は、任意の登録ポイントＰが選択された状態で、選択位置移動ボタンＢ１７が操作されると、選択された登録ポイントＰへ超音波プローブ１０１を移動させる。The robot control device 80 also displays a selection position movement button B17 and a point selection button B18 above it. The robot control device 80 accepts operation of the point selection button B18 and accepts the selection of an arbitrary registered point P from among the registered registered points P. Then, when the selection position movement button B17 is operated with an arbitrary registered point P selected, the robot control device 80 moves the ultrasound probe 101 to the selected registered point P.
また、ロボット制御装置８０は、上記したポイント再生機能により超音波プローブ１０１を移動させている最中は、ダイレクトティーチングスイッチ６１に対する操作を無効にする。ロボット制御装置８０は、移動先の登録ポイントＰ等へ超音波プローブ１０１を移動させている間、ダイレクトティーチングスイッチ６１が操作されても、ロボットアーム２１を停止させず、上記したモータによるアシスト制御も実行しない。Furthermore, the robot control device 80 disables operation of the direct teaching switch 61 while the ultrasonic probe 101 is being moved using the point replay function described above. Even if the direct teaching switch 61 is operated while the ultrasonic probe 101 is being moved to a destination registered point P or the like, the robot control device 80 does not stop the robot arm 21 or perform the motor-assisted control described above.
また、９０度回転ボタンＢ１１は、ボタンを操作された時点のロボットアーム２１の姿勢を保持しつつ、超音波プローブ１０１を９０度だけ回転させるためのボタンである。例えば、ロボット制御装置８０は、９０度回転ボタンＢ１１が１回操作されると、ロボットアーム２１の姿勢を維持しつつ、第３回転軸５３を中心に超音波プローブ１０１を９０度だけ回転させる。これにより、血管の横断面（幅方向断面）の超音波エコー画像を取得し、血管内のカテーテルの位置が血管の中心からずれていないかを確認することができる。The 90-degree rotation button B11 is a button for rotating the ultrasound probe 101 by 90 degrees while maintaining the posture of the robot arm 21 at the time the button is operated. For example, when the 90-degree rotation button B11 is operated once, the robot control device 80 rotates the ultrasound probe 101 by 90 degrees around the third rotation axis 53 while maintaining the posture of the robot arm 21. This makes it possible to obtain an ultrasound echo image of the cross section (widthwise cross section) of the blood vessel and to confirm whether the position of the catheter within the blood vessel has shifted from the center of the blood vessel.
微調整機能は、ポイント再生における停止位置などから細かい位置調整を可能とする機能である。ポイント再生によって登録ポイントＰ、あるいは登録ポイントＰ間の経路Ｌ上等に超音波プローブ１０１を移動させても、取得した超音波エコー画像が、事前にダイレクトティーチングした際に取得できた超音波エコー画像と完全に一致しない場合がある。これは再生中に患者が動くなどして登録ポイントＰ等における超音波プローブ１０１の位置や姿勢と、患者の位置や姿勢との関係が変化するためである。尚、再生中とは、ポイント再生機能によって超音波プローブ１０１を移動させている、あるいは、所定の位置で停止させている状態である。微調整機能ボタンＢ１２は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸方向のプラス方向とマイナス方向、Ｙ軸周りの回転方向Ｒａ、Ｘ軸周りの回転方向Ｒｂ及びＺ軸周りの回転方向Ｒｃの各軸周りのプラス方向とマイナス方向のそれぞれに対応して複数設けられている。図７に示す画面構成では、左から順番に、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃの順に各方向が並んでおり、プラスとマイナスのボタンが方向ごとに上下に並んで設けられている。ロボット制御装置８０は、微調整機能ボタンＢ１２の操作に応じて対応する方向へ超音波プローブ１０１を移動させる、又は回転させる。ロボット制御装置８０は、微調整機能ボタンＢ１２の各ボタンが操作された場合のモードとして、１回の押す操作に応じて予め設定されたステップ量だけ超音波プローブ１０１を移動させるステップ動作モードと、ボタンを操作している間（押している間）、超音波プローブ１０１を移動させる制御を継続するコンティニュー動作モードを備えている。The fine adjustment function allows for fine position adjustments, such as from the stop position during point playback. Even if the ultrasound probe 101 is moved to a registered point P or along the path L between registered points P using point playback, the acquired ultrasound echo image may not completely match the ultrasound echo image acquired during prior direct teaching. This is because the relationship between the position and posture of the ultrasound probe 101 at the registered point P, etc., and the patient's position and posture changes due to the patient moving during playback. Note that "playback in progress" refers to the state in which the ultrasound probe 101 is being moved using the point playback function or is stopped at a specified position. Multiple fine adjustment function buttons B12 are provided, corresponding to the positive and negative directions along each of the X-axis, Y-axis, and Z-axis, and the positive and negative directions around each of the rotational directions Ra around the Y-axis, Rb around the X-axis, and Rc around the Z-axis. In the screen configuration shown in FIG. 7 , the directions are arranged in order from left to right: X-axis, Y-axis, Z-axis, Ra, Rb, and Rc, with plus and minus buttons arranged vertically for each direction. The robot control device 80 moves or rotates the ultrasonic probe 101 in the corresponding direction in response to the operation of the fine adjustment function button B12. The robot control device 80 has two modes when each button of the fine adjustment function button B12 is operated: a step operation mode in which the ultrasonic probe 101 is moved by a preset step amount in response to a single press, and a continue operation mode in which control of the movement of the ultrasonic probe 101 continues while the button is being operated (pressed).
また、微調整機能は、操作パネル９０の微調整機能ボタンＢ１２を操作することにより行なうことができる他、ＥＳＲコントローラ９２の対応するボタンを押下することにより行なうこともできる。例えば、ＥＳＲコントローラ９２において、ロボット制御装置８０は、方向キーボタン９２１のうち、上ボタンを押下されるとＸ軸方向のプラス側に超音波プローブ１０１を移動させ、下ボタンを押下されるとＸ軸方向のマイナス側に移動させ、左ボタンを押下されるとＹ軸方向のプラス側に移動させ、右ボタンを押下されるとＹ軸方向のマイナス側に移動させる。また、ロボット制御装置８０は、Ｌ１のボタン９２３を押下されるとＺ軸方向のプラス側に超音波プローブ１０１を移動させ、Ｌ２のボタン９２３を押下されるとＺ軸方向のマイナス側に移動させる。また、ボタン９２２のＡボタン、Ｂボタン、Ｘボタン及びＹボタンは、それぞれ、方向キーボタン９２１の下ボタン、右ボタン、左ボタン、上ボタンに相当する位置に設けられている。ロボット制御装置８０は、Ｙの押しボタン９２２を押下されるとＹ軸周りの回転方向Ｒａにおけるプラス側に超音波プローブ１０１を回転させ、Ａの押しボタン９２２を押下されるとＹ軸周りの回転方向Ｒａにおけるマイナス側に回転させる。また、ロボット制御装置８０は、Ｂの押しボタン９２２を押下されるとＸ軸周りの回転方向Ｒｂにおけるプラス側に超音波プローブ１０１を回転させ、Ｘの押しボタン９２２を押下されるとＸ軸周りの回転方向Ｒｂにおけるマイナス側に回転させる。従って、上側のＹボタンと下側のＡボタンが回転方向Ｒａで反対方向であり、左側のＸボタンと右側のＢボタンが回転方向Ｒｂで反対となる。このように方向キーボタン９２１とボタン９２２を押した時の移動方向を、操作者から見た装置の配置に合わせている。具体的には、筐体２９から前方に向かうＸ軸方向のプラス方向へ移動させる方向キーボタン９２１の上ボタンと、超音波プローブ１０１を前方に回転（前転）させるＹ軸周りＲａのプラス方向へ移動させるボタン９２２のＹボタンの配置を揃えることで、操作者が認識する直観的な方向を同じにし、操作性を向上している。また、ロボット制御装置８０は、Ｒ１のボタン９２４を押下されるとＺ軸周りの回転方向Ｒｃにおけるプラス側に超音波プローブ１０１を回転させ、Ｒ２のボタン９２４を押下されると回転方向Ｒｃにおけるマイナス側に回転させる。尚、上記したボタンの配置や移動方向は一例であり、適宜変更しても良い。Furthermore, the fine adjustment function can be performed by operating the fine adjustment function button B12 on the operation panel 90, or by pressing the corresponding button on the ESR controller 92. For example, in the ESR controller 92, when the up button of the directional key buttons 921 is pressed, the robot control device 80 moves the ultrasonic probe 101 to the positive side of the X axis, when the down button is pressed, moves it to the negative side of the X axis, when the left button is pressed, moves it to the positive side of the Y axis, and when the right button is pressed, moves it to the negative side of the Y axis. Furthermore, when the L1 button 923 is pressed, the robot control device 80 moves the ultrasonic probe 101 to the positive side of the Z axis, and when the L2 button 923 is pressed, moves it to the negative side of the Z axis. Furthermore, the A button, B button, X button, and Y button of the buttons 922 are located in positions corresponding to the down button, right button, left button, and up button of the directional key buttons 921, respectively. When the Y push button 922 is pressed, the robot control device 80 rotates the ultrasonic probe 101 in the plus direction in the rotation direction Ra around the Y axis, and when the A push button 922 is pressed, the robot control device 80 rotates the ultrasonic probe 101 in the minus direction in the rotation direction Ra around the Y axis. When the B push button 922 is pressed, the robot control device 80 rotates the ultrasonic probe 101 in the plus direction in the rotation direction Rb around the X axis, and when the X push button 922 is pressed, the robot control device 80 rotates the ultrasonic probe 101 in the minus direction in the rotation direction Rb around the X axis. Therefore, the upper Y button and the lower A button are opposite in the rotation direction Ra, and the left X button and the right B button are opposite in the rotation direction Rb. In this way, the direction of movement when the directional key buttons 921 and 922 are pressed is aligned with the arrangement of the device as seen by the operator. Specifically, by aligning the arrangement of the up button of the directional key button 921, which moves in the positive direction along the X-axis facing forward from the housing 29, and the Y button of the button 922, which moves in the positive direction around the Y-axis Ra, rotating the ultrasound probe 101 forward (forward roll), the operator intuitively recognizes the same direction, improving operability. Furthermore, when the R1 button 924 is pressed, the robot control device 80 rotates the ultrasound probe 101 in the positive direction in the rotation direction Rc around the Z-axis, and when the R2 button 924 is pressed, it rotates in the negative direction in the rotation direction Rc. Note that the button arrangement and movement directions described above are examples and may be changed as appropriate.
また、ロボット制御装置８０は、収容位置移動ボタンＢ１３を操作されると、ロボットアーム２１を折り畳まれた収容位置に配置し、原点位置移動ボタンＢ１４を操作されると、ロボットアーム２１を予め定められた原点位置に配置する。また、Ｘ軸反転ボタンＢ１５及びＹ軸反転ボタンＢ１６は、操作方向を反転させるボタンである。ロボット制御装置８０は、例えば、Ｘ軸反転ボタンＢ１５を操作されると、Ｘ軸方向における正負方向（プラスとマイナスの移動方向）、及び回転方向Ｒａにおける正負方向（プラスとマイナスの回転方向）を反転させる。これにより、微調整機能ボタンＢ１２やＥＳＲコントローラ９２の操作ボタンと、実際に超音波プローブ１０１（ロボット２０）が移動する方向を反転させることができる。Furthermore, when the storage position movement button B13 is operated, the robot control device 80 places the robot arm 21 in the folded storage position, and when the origin position movement button B14 is operated, the robot arm 21 is placed in a predetermined origin position. Furthermore, the X-axis inversion button B15 and the Y-axis inversion button B16 are buttons that invert the operation direction. For example, when the X-axis inversion button B15 is operated, the robot control device 80 inverts the positive and negative directions in the X-axis direction (positive and negative movement directions) and the positive and negative directions in the rotation direction Ra (positive and negative rotation directions). This makes it possible to invert the direction in which the ultrasound probe 101 (robot 20) actually moves, in relation to the fine adjustment function button B12 and the operation buttons of the ESR controller 92.
また、ロボット制御装置８０は、動作停止ボタンＢ１９が操作されると、実行中の動作を停止する。例えば、ロボット制御装置８０は、通常移動モードにおいて「次移動」の移動ボタンＢ１０が操作され次の登録ポイントＰまで移動している移動中に、動作停止ボタンＢ１９が操作されると、移動中の経路Ｌ上でロボット２０を停止させる。Furthermore, when the operation stop button B19 is operated, the robot control device 80 stops the operation that is currently being performed. For example, when the "Next Move" movement button B10 is operated in normal movement mode and the robot is moving to the next registered point P, the robot control device 80 stops the robot 20 on the path L that it is moving on.
尚、メンテナンスモードは、ロボットシステム１０のメンテナンスに関する情報を確認等できるモードである。また、設定モードは、各種設定を変更できるモードであり、例えば、フットスイッチ９１や停止スイッチ６７の機能の割り付けを変更できる。例えば、デフォルト設定では、フットスイッチ９１の第１スイッチ９１１，第２スイッチ９１２、第３スイッチ９１３、第４スイッチ９１４には、それぞれ、ポイント登録、ポイント再生の前の登録ポイントＰへの移動、ポイント再生の次の登録ポイントＰへの移動、ＥＳＲコントローラ９２の有効化が割り当てられている。ロボット制御装置８０は、例えば、第４スイッチ９１４が踏み込まれている間のみ、ＥＳＲコントローラ９２の操作を可能にする。The maintenance mode is a mode in which information regarding the maintenance of the robot system 10 can be confirmed. The setting mode is a mode in which various settings can be changed, for example, the function assignment of the foot switch 91 and the stop switch 67 can be changed. For example, in the default setting, the first switch 911, second switch 912, third switch 913, and fourth switch 914 of the foot switch 91 are assigned the following functions: point registration, moving to the previous registered point P for point regeneration, moving to the next registered point P for point regeneration, and enabling the ESR controller 92. The robot control device 80 allows operation of the ESR controller 92 only while the fourth switch 914 is pressed, for example.
（ポイント再生と、ティーチング操作について）
次に、ポイント再生中のティーチング操作について説明する。まず、登録ポイントＰを記憶部８５に記憶する記憶処理の一例を説明する。例えば、登録ポイントＰを記憶する時には、操作者は、基本的にはエコー画像を確認する順序に従って、具体的には、対象部位にカテーテルを入れる入り口から末端に向かう順（患者の足の付け根から足先に向かう順など）に、登録ポイントＰを登録する。(Point playback and teaching operations)
Next, a teaching operation during point regeneration will be described. First, an example of a storage process for storing registered points P in the storage unit 85 will be described. For example, when storing registered points P, the operator basically registers the registered points P in accordance with the order in which the echo image is checked, specifically in the order from the entrance where the catheter is inserted into the target area toward the end (for example, from the patient's groin toward the toes).
以下の説明では、一例として、Ｙ軸方向のプラス方向を、患者の足の付け根から足先に向かう方向として説明する。また、登録されて所定のソート条件により並び替えた後の順番（例えば、Ｙ軸方向の昇順）をソート順と称する。また、ソート順において、順番の一つ前の登録ポイントＰを、前側ポイントと、順番の一つ後の登録ポイントＰを、後側ポイントと称する。図８は、操作パネル９０の登録ポイント表示部１３１を示しており、登録ポイントＰが登録される際の画面遷移を示している。尚、以下の説明では、登録ポイントを総称する場合は、登録ポイントＰと記載し、各登録ポイントＰを個別に記載する場合は、登録ポイントＰ１等と数字を付加して記載する。経路Ｌについても同様である。また、以下の図８～図１１では、登録ポイント表示部１３１における画像１３３（図７参照）の図示を省略する。In the following explanation, as an example, the positive direction of the Y-axis will be explained as the direction from the base of the patient's foot to the toes. Furthermore, the order after registration and sorting according to specified sorting conditions (e.g., ascending order along the Y-axis) will be referred to as the sort order. Furthermore, in the sort order, the registered point P immediately before the previous one will be referred to as the front point, and the registered point P immediately after the previous one will be referred to as the back point. Figure 8 shows the registered point display unit 131 of the operation panel 90, and illustrates the screen transitions when a registered point P is registered. In the following explanation, registered points will be referred to collectively as registered point P, and each registered point P will be referred to individually as registered point P1, etc., with a number added. The same applies to route L. Furthermore, in the following Figures 8 to 11, the image 133 (see Figure 7) in the registered point display unit 131 will be omitted.
まず、操作者は、任意の位置に最初の登録ポイントＰ１を登録する。例えば、図８の左上の図に示すように、操作者は、オペレーションモードにおいて、ダイレクトティーチングスイッチ６１を押しながら超音波プローブ１０１の位置を変更する。ロボット制御装置８０は、超音波プローブ１０１の現在位置を、現在位置ＰＡとして登録ポイント表示部１３１に表示する。尚、図中の破線の矢印は、説明の便宜上、超音波プローブ１０１が移動する軌跡を模式的に示しているものであり、実際には表示されない。しかしながら、ロボット制御装置８０は、破線の矢印のような軌跡を表示しても良い。First, the operator registers the first registration point P1 at a desired position. For example, as shown in the upper left diagram of Figure 8, in operation mode, the operator changes the position of the ultrasonic probe 101 while pressing the direct teaching switch 61. The robot control device 80 displays the current position of the ultrasonic probe 101 as the current position PA on the registration point display unit 131. Note that, for ease of explanation, the dashed arrow in the diagram is a schematic representation of the trajectory of movement of the ultrasonic probe 101, and is not actually displayed. However, the robot control device 80 may display a trajectory like the dashed arrow.
操作者は、例えば、所定の位置でフットスイッチ９１の第１スイッチ９１１を踏むことによって登録ポイントＰ１を登録する。ロボット制御装置８０は、現在位置ＰＡにおける超音波プローブ１０１の位置や姿勢（Ｘ，Ｙ，Ｚ座標値やＲa，Ｒｂ，Ｒｃの各角度値）、ロボットアーム２１の各軸の位置（角度値や昇降座標値）の情報を、登録ポイントＰ１の情報として記憶部８５に記憶する（本開示の記憶処理、記憶工程の一例）。図８の左上から２番目の図に示すように、ロボット制御装置８０は、現在位置ＰＡの表示を登録ポイントＰ１に変更し、１番目に登録されたことを示す「１」の数字を登録ポイントＰ１に表示する。The operator registers registration point P1, for example, by stepping on the first switch 911 of the foot switch 91 at a predetermined position. The robot control device 80 stores information on the position and orientation (X, Y, Z coordinate values and angle values of Ra, Rb, Rc) of the ultrasound probe 101 at current position PA and the position of each axis of the robot arm 21 (angle values and elevation coordinate values) in the memory unit 85 as information on registration point P1 (an example of the storage process and storage step disclosed herein). As shown in the second diagram from the top left in Figure 8, the robot control device 80 changes the display of current position PA to registration point P1 and displays the number "1" at registration point P1, indicating that it is the first registration.
同様に、図８左下から１番目と２番目の図に示すように、操作者は、登録ポイントＰ１を登録した後、ダイレクトティーチングスイッチ６１を押しながら超音波プローブ１０１を移動させ、所定の位置で第１スイッチ９１１を踏み込み登録ポイントＰ２の登録を行う。ロボット制御装置８０は、第１スイッチ９１１の踏み込み、即ち、登録の操作を受け付けると、２つの登録ポイントＰの間の経路Ｌを設定する。ロボット制御装置８０は、既に登録済み登録ポイントＰ１と、新たに登録される現在位置ＰＡの登録ポイントＰの順番について、ソート条件に従ってソートする。例えば、図８の左下から２番目の図に示すように、現在位置ＰＡは、Ｙ軸方向の昇順において登録ポイントＰ１よりもプラス側（左側）に存在する。このため、ロボット制御装置８０は、現在位置ＰＡの登録ポイントＰの順番を２番目とし、登録ポイントＰ２として登録する（図８の左下の図参照）。ロボット制御装置８０は、ソート順に従って、登録ポイントＰ１から登録ポイントＰ２に向かう経路Ｌ１を設定する。ロボット制御装置８０は、経路Ｌ１の画像として、登録ポイントＰ１から登録ポイントＰ２に向かう矢印、即ち、ソート順（再生順）を示す矢印を表示する。ロボット制御装置８０は、例えば、ＸＹＺ座標において、登録ポイントＰ１と、登録ポイントＰ２を結ぶ直線、即ち、最短距離の経路を、経路Ｌ１として設定する。ロボット制御装置８０は、登録ポイントＰ１，Ｐ２の再生時において、この経路Ｌ１に沿って超音波プローブ１０１を移動させる。尚、経路Ｌ１は、登録ポイントＰ１，Ｐ２間を結ぶ最短距離に限らない。例えば、経路Ｌ１は、所定の曲率の曲線等でも良い。Similarly, as shown in the first and second diagrams from the bottom left of Figure 8, after registering registration point P1, the operator moves the ultrasound probe 101 while pressing the direct teaching switch 61, and then depresses the first switch 911 at a predetermined position to register registration point P2. When the robot control device 80 receives the depression of the first switch 911, i.e., the registration operation, it sets a path L between the two registration points P. The robot control device 80 sorts the order of the already registered registration point P1 and the newly registered registration point P of the current position PA according to the sorting conditions. For example, as shown in the second diagram from the bottom left of Figure 8, the current position PA is located on the positive side (left side) of the registration point P1 in the ascending order of the Y axis. Therefore, the robot control device 80 places the registration point P of the current position PA second in the order and registers it as registration point P2 (see the bottom left diagram of Figure 8). The robot control device 80 sets a path L1 from registration point P1 to registration point P2 according to the sorting order. The robot control device 80 displays an image of the path L1, which is an arrow pointing from the registered point P1 to the registered point P2, i.e., an arrow indicating the sort order (playback order). For example, the robot control device 80 sets the path L1 as a straight line connecting the registered point P1 and the registered point P2 in the XYZ coordinate system, i.e., the path with the shortest distance. When playing back the registered points P1 and P2, the robot control device 80 moves the ultrasound probe 101 along this path L1. Note that the path L1 is not limited to the shortest distance connecting the registered points P1 and P2. For example, the path L1 may be a curve with a predetermined curvature.
また、詳細な説明は省略するが、登録ポイントＰ１，Ｐ２と同様に、図８の右側の図に示すように、操作者は、３番目の登録ポイントＰ３と、４番目の登録ポイントＰ４を登録する。また、ロボット制御装置８０は、登録ポイントＰのソートを、登録ポイントＰの登録時や周期的なタイミングで実行し、登録ポイントＰの順番の変更や経路Ｌの設定を実行する。結果として、操作者から見た場合、操作中は常に自動でソートが実施されている状況になる。ロボット制御装置８０は、例えば、登録ポイントＰ２から登録ポイントＰ３に向かう経路Ｌ２、登録ポイントＰ３から登録ポイントＰ４に向かう経路Ｌ３を設定する。このように、ロボット制御装置８０は、登録の操作が実行されるごとに、新たに登録されるポイントを含むソートを実行し、ソート順に従って経路Ｌを設定する処理を実行する。尚、ロボット制御装置８０は、登録ポイントＰのソートや経路Ｌの変更を、ユーザが更新ボタン等を操作したタイミングで実行しても良い。Although detailed explanations will be omitted, similar to the registration points P1 and P2, as shown in the diagram on the right side of Figure 8, the operator registers the third registration point P3 and the fourth registration point P4. The robot control device 80 also sorts the registration points P when registering the registration points P or at periodic intervals, changing the order of the registration points P and setting the route L. As a result, from the operator's perspective, sorting appears to be performed automatically throughout the operation. The robot control device 80 sets, for example, route L2 from registration point P2 to registration point P3, and route L3 from registration point P3 to registration point P4. In this way, the robot control device 80 sorts the points including the newly registered point each time a registration operation is performed, and sets the route L according to the sort order. The robot control device 80 may also sort the registration points P or change the route L when the user operates an update button, etc.
次に、登録ポイントの再生、及び再生処理中のティーチング操作について説明する。ポイント再生では、操作者は、登録順に再生を行うことで、所望のエコー画像を順番に取得できる。しかしながら、上記した通り、患者が動くなどすることによって、登録ポイントＰや経路Ｌ上に移動しても事前に確認したエコー画像が確認できない場合がある。そこで、本実施形態のロボット制御装置８０は、微調整機能によって、超音波プローブ１０１の現在位置ＰＡの変更を受け付け、エコー画像の取得、新たな登録ポイントＰの登録、登録済みの登録ポイントＰの削除などを実行する。さらに、本実施形態のロボット制御装置８０は、ダイレクトティーチング機能によって、登録ポイントＰの再生処理中に、操作者の手動操作によっても超音波プローブ１０１（ロボット２０）の位置の変更を受け付けることが可能となっている。以下の説明では、登録ポイントＰの再生処理において、ダイレクトティーチング機能によって超音波プローブ１０１の位置や姿勢を変更する処理について主に説明し、操作パネル９０の微調整機能ボタンＢ１２やＥＳＲコントローラ９２を操作した微調整についての説明のうち、ダイレクトティーチング機能と同様の内容については、その説明を適宜省略する。Next, we will explain the playback of registered points and the teaching operations during the playback process. When playing back points, the operator can acquire the desired echo images in order by playing them back in the order they were registered. However, as mentioned above, there are cases where the patient moves, and the previously confirmed echo image cannot be confirmed even when moving along the registered point P or path L. Therefore, the robot control device 80 of this embodiment uses a fine adjustment function to accept changes to the current position PA of the ultrasound probe 101, and performs operations such as acquiring echo images, registering new registered points P, and deleting registered registered points P. Furthermore, the robot control device 80 of this embodiment uses a direct teaching function to be able to accept changes to the position of the ultrasound probe 101 (robot 20) through manual operation by the operator during the playback process of the registered point P. The following explanation will mainly focus on the process of changing the position and orientation of the ultrasound probe 101 using the direct teaching function during the playback process of the registered point P, and will omit, as appropriate, any explanation of the fine adjustments made using the fine adjustment function button B12 on the operation panel 90 or the ESR controller 92 that are similar to those of the direct teaching function.
図９は、登録ポイントＰの再生処理中においてティーチング操作により超音波プローブ１０１の位置や姿勢を変更した場合の登録ポイント表示部１３１を示している。例えば、操作者は、施術の開始に合わせて選択位置移動ボタンＢ１７を操作し、超音波プローブ１０１を登録ポイントＰ１へ移動させる（図９の一番上の図）。ロボット制御装置８０は、現在位置ＰＡを登録ポイントＰ１に表示する。操作者は、カテーテルを操作しながら登録ポイントＰの再生を実行する。ロボット制御装置８０は、再生指示を受け付けると、登録ポイントＰ１～Ｐ４の順に、経路Ｌ１～Ｌ３に沿って超音波プローブ１０１を移動させる。Figure 9 shows the registration point display unit 131 when the position and posture of the ultrasound probe 101 are changed by a teaching operation during the playback process of a registered point P. For example, the operator operates the selected position movement button B17 to coincide with the start of treatment, moving the ultrasound probe 101 to registered point P1 (top diagram in Figure 9). The robot control device 80 displays the current position PA at registered point P1. The operator plays back the registered point P while operating the catheter. Upon receiving the playback instruction, the robot control device 80 moves the ultrasound probe 101 along paths L1 to L3, in the order of registered points P1 to P4.
例えば、操作者は、エコー画像を確認しながら、移動ボタンＢ１０の「前移動」ボタンやフットスイッチ９１の第３スイッチ９１３を操作して、次の登録ポイントＰ２まで超音波プローブ１０１を移動させる。図９の上から２番目の図に示すように、ロボット制御装置８０は、登録ポイントＰ１から超音波プローブ１０１を経路Ｌ１に沿って移動させつつ、表示する現在位置ＰＡの位置も変更する。図９の上から２番目の図の状態では、現在位置ＰＡは、経路Ｌ１上を登録ポイントＰ１から登録ポイントＰ２に向かって移動している。尚、ロボット制御装置８０は、所定の登録ポイントＰや経路Ｌの途中で前側ポイントへ戻る操作を受け付けると、超音波プローブ１０１（現在位置ＰＡ）を戻す制御を実行する。For example, while checking the echo image, the operator operates the "move forward" button of the movement buttons B10 or the third switch 913 of the foot switch 91 to move the ultrasound probe 101 to the next registered point P2. As shown in the second diagram from the top in Figure 9, the robot control device 80 moves the ultrasound probe 101 from registered point P1 along path L1 while also changing the position of the displayed current position PA. In the state shown in the second diagram from the top in Figure 9, the current position PA is moving along path L1 from registered point P1 toward registered point P2. Note that when the robot control device 80 receives an operation to return to a specified registered point P or a forward point along path L, it executes control to return the ultrasound probe 101 (current position PA).
ロボット制御装置８０は、例えば、登録ポイントＰ１から移動を開始させると、経路Ｌ１の矢印を、移動先の登録ポイントＰ２を指すだけでなく、移動元の登録ポイントＰ１も指す、即ち、両方向を指す矢印に変更する。これにより、移動先だけでなく、戻る操作を実行した場合に、どの登録ポイントに戻るのかを分かり易く表示できる。また、ロボット制御装置８０は、現在位置ＰＡから登録ポイントＰ２に向かう矢印と、現在位置ＰＡから登録ポイントＰ１に向かう矢印を違う色や形にする。即ち、現在位置ＰＡから前側ポイントに向かう矢印と、後側ポイントに向かう矢印を異なる矢印とする。例えば、移動先である現在位置ＰＡから後側ポイント（登録ポイントＰ２）に向かう矢印を太い赤色の矢印（以下、太い矢印という）にし、現在位置ＰＡから前側ポイント（登録ポイントＰ１）に向かう矢印を細い白色の矢印（以下、細い矢印という）にする。これにより、現在位置ＰＡから登録ポイントＰ１，Ｐ２の両方を指す矢印としつつ、移動方向を色や太さで分かり易く表示できる。ロボット制御装置８０は、超音波プローブ１０１の位置に合わせて現在位置ＰＡを経路Ｌ１上で移動させ、登録ポイントＰ１～Ｐ２間で移動させる。尚、上記した表示方法は、一例であり、適宜変更可能である。例えば、現在位置ＰＡから前側ポイントに向かう矢印と、後側ポイントに向かう矢印を同じ矢印にしても良い。また、再生中の矢印を、両方向の矢印にしなくとも良い。For example, when the robot control device 80 starts movement from registered point P1, it changes the arrow of path L1 to point not only to the destination registered point P2 but also to the source registered point P1, i.e., to an arrow pointing in both directions. This makes it easy to see not only the destination but also to which registered point the robot will return to when a return operation is performed. Furthermore, the robot control device 80 uses different colors and shapes for the arrow pointing from the current position PA to registered point P2 and the arrow pointing from the current position PA to registered point P1. That is, the arrow pointing from the current position PA to the forward point and the arrow pointing from the current position PA to the backward point are different arrows. For example, the arrow pointing from the current position PA to the backward point (registered point P2) is a thick red arrow (hereinafter referred to as a thick arrow), and the arrow pointing from the current position PA to the forward point (registered point P1) is a thin white arrow (hereinafter referred to as a thin arrow). This makes it easy to see the direction of movement using color and thickness while still displaying the arrows pointing to both registered points P1 and P2 from the current position PA. The robot control device 80 moves the current position PA along the path L1 in accordance with the position of the ultrasound probe 101, moving it between the registered points P1 and P2. Note that the display method described above is an example and can be modified as appropriate. For example, the arrow pointing from the current position PA to the forward point and the arrow pointing to the backward point may be the same arrow. Also, the arrow being played back does not have to be a bidirectional arrow.
図９の上から３番目の図に示すように、ロボット制御装置８０は、例えば、超音波プローブ１０１が登録ポイントＰ２に到達すると、現在位置ＰＡを登録ポイントＰ２に重ねて表示し、超音波プローブ１０１の移動を停止する。操作者は、エコー画像の確認や、カテーテルの操作を行いながら同様の操作を実行する。操作者は、移動ボタンＢ１０等を操作して、次の登録ポイントＰ３まで超音波プローブ１０１を移動させる。As shown in the third diagram from the top in Figure 9, for example, when the ultrasound probe 101 reaches registered point P2, the robot control device 80 displays the current position PA superimposed on registered point P2 and stops the movement of the ultrasound probe 101. The operator performs similar operations while checking the echo image and operating the catheter. The operator operates the movement button B10, etc., to move the ultrasound probe 101 to the next registered point P3.
操作者は、例えば、経路Ｌ２を移動中に患者が動くなどして、エコー画像内に血管が写らなくなったことに気付き、動作停止ボタンＢ１９を操作して超音波プローブ１０１の移動を停止させる。図９の上から４番目の図に示すように、ロボット制御装置８０は、動作停止ボタンＢ１９の操作に基づいて、超音波プローブ１０１を経路Ｌ２上で停止させる。For example, if the operator notices that the patient has moved while moving along path L2 and blood vessels are no longer visible in the echo image, they will operate the operation stop button B19 to stop the movement of the ultrasound probe 101. As shown in the fourth diagram from the top in Figure 9, the robot control device 80 stops the ultrasound probe 101 on path L2 based on the operation of the operation stop button B19.
上記した通り、ロボット制御装置８０は、ポイント再生機能により超音波プローブ１０１を移動させている最中は、ダイレクトティーチングスイッチ６１に対する操作を無効にする。ロボット制御装置８０は、ロボット２０を動作させて超音波プローブ１０１を移動させている間は、ダイレクトティーチングスイッチ６１が操作されても、ロボット２０の動作の停止や、アシスト制御を実行しない。また、ロボット制御装置８０は、動作停止ボタンＢ１９が操作される、あるいは、次の登録ポイントＰに到達する等により、超音波プローブ１０１の移動を停止させた後は、ダイレクトティーチングスイッチ６１に対する操作を有効にする。ロボット制御装置８０は、ダイレクトティーチングスイッチ６１の操作に合わせてモータによるアシスト制御を実行し、操作者によるロボット２０の手動操作を、即ち、ダイレクトティーチングを許可する。As described above, the robot control device 80 disables operation of the direct teaching switch 61 while the ultrasonic probe 101 is being moved using the point replay function. While the robot 20 is operating to move the ultrasonic probe 101, the robot control device 80 will not stop the operation of the robot 20 or perform assist control, even if the direct teaching switch 61 is operated. Furthermore, after the robot control device 80 stops the movement of the ultrasonic probe 101 by operating the operation stop button B19 or by reaching the next registered point P, the robot control device 80 enables operation of the direct teaching switch 61. The robot control device 80 performs motor-assisted control in accordance with the operation of the direct teaching switch 61, and allows the operator to manually operate the robot 20, i.e., direct teaching.
尚、ロボット制御装置８０は、ロボット２０の移動中にダイレクトティーチングスイッチ６１が操作された場合に、ロボット２０の移動を停止させ、アシスト制御を開始してティーチング操作を許可しても良い。即ち、超音波プローブ１０１の移動中でも、ティーチングを開始する操作を受け付けても良い。また、ティーチング操作を許可するためのロボット２０が停止する条件は、上記した次の登録ポイントＰに到達する条件や、動作停止ボタンＢ１９が操作される条件に限らない。上記したように、ロボット制御装置８０は、停止スイッチ６７を操作された場合に、ロボット２０の動作を停止させ超音波プローブ１０１を停止させる。この場合にも、ロボット制御装置８０は、動作を停止した後、ダイレクトティーチングスイッチ６１に対する操作を有効にし、ティーチング操作を受け付けても良い。あるいは、ロボット制御装置８０は、力覚センサ６８により所定の基準値以上の外力を検出した場合に、ロボット２０の動作を停止させた後、あるいは、超音波プローブ１０１を退避させて停止させた後に、ティーチング操作を受け付けても良い。また、ロボット制御装置８０は、９０度回転ボタンＢ１１が操作された場合に、９０度回転した後に動作を停止させ、ティーチング操作を受け付けても良い。Furthermore, when the direct teaching switch 61 is operated while the robot 20 is moving, the robot control device 80 may stop the movement of the robot 20, start assist control, and allow a teaching operation. That is, the robot control device 80 may accept an operation to start teaching even while the ultrasonic probe 101 is moving. Furthermore, the conditions for the robot 20 to stop in order to allow a teaching operation are not limited to the above-mentioned condition of reaching the next registration point P or the condition of operating the operation stop button B19. As described above, when the stop switch 67 is operated, the robot control device 80 stops the operation of the robot 20 and stops the ultrasonic probe 101. In this case, too, the robot control device 80 may enable operation of the direct teaching switch 61 after stopping the operation and accept a teaching operation. Alternatively, when the force sensor 68 detects an external force equal to or greater than a predetermined reference value, the robot control device 80 may accept a teaching operation after stopping the operation of the robot 20 or after retracting and stopping the ultrasonic probe 101. Additionally, when the 90-degree rotation button B11 is operated, the robot control device 80 may stop operation after rotating 90 degrees and accept a teaching operation.
図９の下から２番目の図に示すように、例えば、超音波プローブ１０１が、ティーチング操作により、経路Ｌ２から逸れてＸ座標のマイナス方向且つＹ座標のプラス方向にずれた位置に移動したとする。ロボット制御装置８０は、例えば、ティーチング操作により超音波プローブ１０１の位置が変更されている間、既に登録済みの登録ポイントＰ１～Ｐ４に、超音波プローブ１０１の現在位置ＰＡを含めて、ソート条件に基づいて順番の並び替えを実行する。As shown in the second diagram from the bottom in Figure 9, for example, suppose that the ultrasonic probe 101 deviates from path L2 and moves to a position shifted in the negative X-coordinate direction and the positive Y-coordinate direction due to a teaching operation. While the position of the ultrasonic probe 101 is being changed due to a teaching operation, the robot control device 80 rearranges the order of the already registered registration points P1 to P4, including the current position PA of the ultrasonic probe 101, based on the sorting conditions.
尚、移動を停止した超音波プローブ１０１の位置を変更する方法は、上記した通り、ティーチング操作により変更する方法の他、操作パネル９０の微調整機能ボタンＢ１２を操作する方法や、ＥＳＲコントローラ９２を操作する方法がある。従って、微調整機能ボタンＢ１２やＥＳＲコントローラ９２を操作した後にダイレクトティーチングスイッチ６１を操作してティーチング操作を実行しても良く、ティーチング操作をした後に微調整機能ボタンＢ１２等を操作して超音波プローブ１０１を移動させても良い。In addition, as described above, the position of the ultrasonic probe 101 whose movement has been stopped can be changed by a teaching operation, or by operating the fine adjustment function button B12 on the operation panel 90 or the ESR controller 92. Therefore, the teaching operation can be performed by operating the direct teaching switch 61 after operating the fine adjustment function button B12 or the ESR controller 92, or the ultrasonic probe 101 can be moved by operating the fine adjustment function button B12 or the like after performing a teaching operation.
図９の下から２番目の図に示す状態では、並び替えた後のソート順は、並び替える前の状態と同じである。即ち、現在位置ＰＡは、登録ポイントＰ２の後で、且つ、登録ポイントＰ３の前となる。このため、ロボット制御装置８０は、現在位置ＰＡと、ソート順において現在位置ＰＡと隣り合う順番の登録ポイントＰ２，Ｐ３の間で経路を設定する。ロボット制御装置８０は、例えば、超音波プローブ１０１の移動に合わせて現在位置ＰＡを移動させつつ、現在位置ＰＡから登録ポイントＰ２に向かう経路Ｌ２と、現在位置ＰＡから登録ポイントＰ３に向かう経路Ｌ３を新たに設定し、登録ポイントＰ３，Ｐ４間の経路Ｌ３を経路Ｌ４に繰り下げる。また、ロボット制御装置８０は、経路Ｌ２，Ｌ３の矢印として、前側ポイント（登録ポイントＰ２）に向かう細い矢印及び後側ポイント（登録ポイントＰ３）に向かう太い矢印を表示する。これにより、既に設定済みの経路Ｌ２から超音波プローブ１０１が逸れた位置に移動させられた場合に、新たな経路Ｌ２，Ｌ３を設定できる。超音波プローブ１０１の移動に合わせて経路Ｌ２，Ｌ３を現在位置ＰＡに追従させ、経路Ｌ２，Ｌ３が現在位置ＰＡと前側及び後側ポイントの各々を接続するように変更できる。In the state shown in the second diagram from the bottom in Figure 9, the sort order after rearrangement is the same as the state before rearrangement. That is, the current position PA is after registered point P2 and before registered point P3. Therefore, the robot control device 80 sets a route between the current position PA and registered points P2 and P3, which are adjacent to the current position PA in the sort order. For example, the robot control device 80 moves the current position PA in accordance with the movement of the ultrasonic probe 101, and sets a new route L2 from the current position PA to registered point P2 and a new route L3 from the current position PA to registered point P3, and moves route L3 between registered points P3 and P4 down to route L4. In addition, the robot control device 80 displays a thin arrow pointing to the front point (registered point P2) and a thick arrow pointing to the rear point (registered point P3) as arrows for routes L2 and L3. This allows new routes L2 and L3 to be set if the ultrasonic probe 101 is moved to a position deviating from the already set route L2. As the ultrasound probe 101 moves, paths L2 and L3 can be made to follow the current position PA, and can be changed so that paths L2 and L3 connect the current position PA to the front and rear points, respectively.
尚、仮に、移動後の現在位置ＰＡにおいて登録ポイントＰの登録操作が実行された場合、ロボット制御装置８０は、登録済みの登録ポイントＰ１～Ｐ４に、新規の登録ポイントＰ（現在位置ＰＡ）を含めてソートを実行し、ソート順に従って登録ポイントＰの順番や経路Ｌ等を設定する。図９の下から２番目の現在位置ＰＡであれば、ロボット制御装置８０は、現在位置ＰＡを登録ポイントＰ３として登録し、登録前の登録ポイントＰ３，Ｐ４を登録ポイントＰ４，Ｐ５にそれぞれ繰り下げる。これにより、再生処理中において、ティーチング操作により新たな登録ポイントＰの登録及び登録ポイントＰを結ぶ経路Ｌの設定を実行できる。If a registration operation for a registered point P is performed at the current position PA after movement, the robot control device 80 will sort the already registered registered points P1 to P4, including the new registered point P (current position PA), and set the order of the registered points P and the route L, etc., according to the sort order. If the current position PA is the second from the bottom in Figure 9, the robot control device 80 will register the current position PA as registered point P3, and move the registered points P3 and P4 before registration down to registered points P4 and P5, respectively. This makes it possible to register a new registered point P and set a route L connecting the registered points P through a teaching operation during playback processing.
また、図１０に示すように、ロボット制御装置８０は、例えば、ティーチング操作により現在位置ＰＡが登録ポイントＰ２よりもＹ軸方向のマイナス側となった場合、並び替えた後のソート順に従って、現在位置ＰＡから前側ポイント（登録ポイントＰ１）に向かう経路Ｌ１を設定し、現在位置ＰＡから後側ポイント（登録ポイントＰ２）に向かう経路Ｌ２を設定する。また、ロボット制御装置８０は、登録ポイントＰ２と登録ポイントＰ３とを結ぶ経路Ｌ３を設定する。同様に、ロボット制御装置８０は、現在位置ＰＡが登録ポイントＰ３よりもＹ軸方向のプラス側となった場合、経路Ｌ２～Ｌ４の再設定等を実行する。Furthermore, as shown in FIG. 10, if the current position PA becomes more negative in the Y-axis direction than the registered point P2 due to a teaching operation, the robot control device 80 sets a path L1 from the current position PA to the front point (registered point P1) and a path L2 from the current position PA to the back point (registered point P2) according to the sorting order after rearrangement. The robot control device 80 also sets a path L3 connecting the registered points P2 and P3. Similarly, if the current position PA becomes more positive in the Y-axis direction than the registered point P3, the robot control device 80 resets paths L2 to L4, etc.
また、図９の一番下の図は、下から２番目の図の現在位置ＰＡでティーチング操作を終了してロボット２０を停止させた後に、変更後の現在位置ＰＡから後側ポイントへ向かって再生を実行した、即ち、超音波プローブ１０１の移動を実行した状態を示している。ロボット制御装置８０は、例えば、ダイレクトティーチングスイッチ６１がオフした後、移動ボタンＢ１０の「前移動」ボタンが操作されると、経路Ｌ３に沿って超音波プローブ１０１を登録ポイントＰ３に向かって移動させる。ロボット制御装置８０は、移動前の位置を一時ポイントＰＢとして設定し、現在位置ＰＡとは異なる表示（色や形が異なる表示）にする。一時ポイントＰＢは、ティーチング操作により位置を変更した後のポイントであり、変更した後に起点となる一時的なポイントである。また、一時ポイントＰＢは、設定済みの経路Ｌを逸れて操作者が超音波プローブ１０１を移動させたポイントであり、登録ポイントＰとして登録する操作が実行されていないポイントとも言い得る。The bottom diagram in Figure 9 also shows a state in which, after the teaching operation is completed at the current position PA in the second diagram from the bottom and the robot 20 is stopped, playback is performed from the changed current position PA toward the rear point, i.e., the ultrasonic probe 101 is moved. For example, when the "move forward" button of the movement buttons B10 is operated after the direct teaching switch 61 is turned off, the robot control device 80 moves the ultrasonic probe 101 along the path L3 toward the registered point P3. The robot control device 80 sets the position before the movement as a temporary point PB and displays it differently from the current position PA (with a different color or shape). The temporary point PB is a point after the position has been changed by the teaching operation, and is a temporary point that serves as the starting point after the change. The temporary point PB is also a point to which the operator has moved the ultrasonic probe 101, deviating from the set path L, and can also be said to be a point to which the operation to register it as a registered point P has not been performed.
ロボット制御装置８０は、超音波プローブ１０１（現在位置ＰＡ）が一時ポイントＰＢから移動を開始すると、現在位置ＰＡから登録ポイントＰ３に向かう矢印を太い矢印で維持しつつ、現在位置ＰＡから一時ポイントＰＢに向かう矢印を細い矢印にする。また、ロボット制御装置８０は、一時ポイントＰＢから登録ポイントＰ２に向かう矢印は細い矢印のまま維持する。従って、ロボット制御装置８０は、一時ポイントＰＢから後側ポイントへ移動中の現在位置ＰＡの前後の矢印を、上記した設定済みの経路を移動中と同じ表示としつつ、一時ポイントＰＢから前側ポイントへ向かう矢印を細い矢印で維持する。これにより、現在位置ＰＡ、一時ポイントＰＢ、前側及び後側ポイントの位置関係を分かり易く表示できる。尚、ロボット制御装置８０は、超音波プローブ１０１が一時ポイントＰＢから前側ポイント（登録ポイントＰ２）に移動する場合にも、同様の表示処理を実行する。即ち、ロボット制御装置８０は、経路Ｌ２上の現在位置ＰＡから登録ポイントＰ２に向かう矢印を細い矢印で維持しつつ、現在位置ＰＡから一時ポイントＰＢに向かう矢印を太い矢印にする。また、ロボット制御装置８０は、一時ポイントＰＢから登録ポイントＰ３に向かう矢印は太い矢印のまま維持する。このようにして、ロボット制御装置８０は、登録ポイントＰに従って超音波プローブ１０１を移動させるポイント再生の処理中において、ティーチング操作を受け付けて超音波プローブ１０１の位置や姿勢の変更を受け付ける。操作者は、ダイレクトティーチングスイッチ６１を操作しながら手先部６０を手で移動させ、超音波プローブ１０１の位置を調整でき、直接的な手動操作により直観的な位置調整が可能となる。特に、本実施形態のロボット制御装置８０は、アシスト制御により、操作者のティーチング操作に対してサポート力を付与し、ロボットアーム２１の動きをスムーズにする。これにより、操作者は、位置調整や新たな登録ポイントＰの登録等を円滑に行うことができる。When the ultrasonic probe 101 (current position PA) starts moving from the temporary point PB, the robot control device 80 maintains the arrow pointing from the current position PA to the registered point P3 as a thick arrow, while changing the arrow pointing from the current position PA to the temporary point PB to a thin arrow. The robot control device 80 also maintains the arrow pointing from the temporary point PB to the registered point P2 as a thin arrow. Therefore, the robot control device 80 displays the arrows forward and backward of the current position PA while moving from the temporary point PB to the rear point in the same way as when the previously set route is being moved, while maintaining the arrow pointing from the temporary point PB to the front point as a thin arrow. This makes it possible to clearly display the positional relationship between the current position PA, the temporary point PB, and the front and rear points. The robot control device 80 also performs similar display processing when the ultrasonic probe 101 moves from the temporary point PB to the front point (registered point P2). That is, the robot control device 80 maintains the arrow pointing from the current position PA on the path L2 to the registered point P2 as a thin arrow, while changing the arrow pointing from the current position PA to the temporary point PB to a thick arrow. The robot control device 80 also maintains the arrow pointing from the temporary point PB to the registered point P3 as a thick arrow. In this way, the robot control device 80 accepts teaching operations to change the position and posture of the ultrasonic probe 101 during the point regeneration process, which moves the ultrasonic probe 101 according to the registered point P. The operator can adjust the position of the ultrasonic probe 101 by manually moving the hand unit 60 while operating the direct teaching switch 61, enabling intuitive position adjustment through direct manual operation. In particular, the robot control device 80 of this embodiment provides support for the operator's teaching operations through assist control, smoothing the movement of the robot arm 21. This allows the operator to smoothly adjust the position and register a new registered point P.
尚、上記した一時ポイントＰＢに係る表示態様は一例である。また、ロボット制御装置８０は、図９の一番下の図に示すように、登録ポイントＰ３に向かって超音波プローブ１０１を移動させた後、超音波プローブ１０１が登録ポイントＰ３に到達したタイミングで、一時ポイントＰＢを消去しても良い。ロボット制御装置８０は、例えば、図１１に示すように、登録ポイントＰ３に到達した時点で、一時ポイントＰＢの情報等を記憶部８５から消去し、一時ポイントＰＢや一時ポイントＰＢを結ぶ経路Ｌを非表示にする。ロボット制御装置８０は、登録ポイントＰ２から登録ポイントＰ３に向かう経路Ｌ２を表示し、登録ポイントＰ３から登録ポイントＰ４に向かう経路を経路Ｌ３に繰り上げる。この経路Ｌ２，Ｌ３は、図９の一番上の図と同じ経路Ｌとなる。Note that the display mode for the temporary point PB described above is one example. Furthermore, as shown in the bottom diagram of FIG. 9, the robot control device 80 may erase the temporary point PB when the ultrasonic probe 101 reaches the registered point P3 after moving the ultrasonic probe 101 toward the registered point P3. For example, as shown in FIG. 11, the robot control device 80 erases information about the temporary point PB from the memory unit 85 when the ultrasonic probe 101 reaches the registered point P3, and hides the temporary point PB and the path L connecting the temporary points PB. The robot control device 80 displays the path L2 from the registered point P2 to the registered point P3, and moves the path from the registered point P3 to the registered point P4 to the path L3. These paths L2 and L3 become the same path L as in the top diagram of FIG. 9.
あるいは、ロボット制御装置８０は、図９の一番下の図に示すように、一時ポイントＰＢから登録ポイントＰ３に向かう途中で停止し、ティーチング操作が再度行われた場合、一時ポイントＰＢを消去等しても良い。そして、ロボット制御装置８０は、図９の下から２番目の図に示すように、変更後の現在位置ＰＡと登録ポイントＰ２を細い矢印で結び、現在位置ＰＡと登録ポイントＰ３を太い矢印で結ぶ状態としても良い。Alternatively, as shown in the bottom diagram of Figure 9, the robot control device 80 may stop midway from temporary point PB to registered point P3, and if the teaching operation is performed again, erase the temporary point PB. Then, as shown in the second diagram from the bottom of Figure 9, the robot control device 80 may connect the changed current position PA to registered point P2 with a thin arrow, and connect the current position PA to registered point P3 with a thick arrow.
また、上記したように、操作パネル９０には、複数の微調整機能ボタンＢ１２が表示されている（図７参照）。また、ＥＳＲコントローラ９２には、微調整機能により超音波プローブ１０１の位置を変更する指示を受け付ける方向キーボタン９２１、ボタン９２２，９２３，９２４が設けられている。ロボット制御装置８０は、上記した登録ポイントＰの再生処理において、微調整機能ボタンＢ１２や方向キーボタン９２１等が操作されたことに基づいて、超音波プローブ１０１の位置の調整を実行する。尚、上記した通り、微調整機能ボタンＢ１２の操作は、操作パネル９０でも、タブレット端末９３でも実行できる。Furthermore, as described above, the operation panel 90 displays multiple fine adjustment function buttons B12 (see Figure 7). The ESR controller 92 is also provided with a directional key button 921, and buttons 922, 923, and 924 that accept instructions to change the position of the ultrasound probe 101 using the fine adjustment function. During the playback process of the registered point P described above, the robot control device 80 adjusts the position of the ultrasound probe 101 based on the operation of the fine adjustment function button B12, directional key button 921, etc. As described above, the operation of the fine adjustment function button B12 can be performed on either the operation panel 90 or the tablet terminal 93.
そして、ロボット制御装置８０は、微調整機能のステップ動作モードが設定されていた場合、各ボタンが操作されると、予め設定されたステップ量（移動量）だけ超音波プローブ１０１を、操作方向へ移動させる。例えば、ロボット制御装置８０は、図９の下から２番目の図に示すように、現在位置ＰＡを変更した後、微調整機能ボタンＢ１２等を操作して超音波プローブ１０１の位置や姿勢を微調整できる。具体的には、ロボット制御装置８０は、Ｘ軸のプラス方向の微調整機能ボタンＢ１２が１回タッチされると、ステップ量が示す移動量だけＸ軸のプラス方向へ超音波プローブ１０１を移動させる。また、ロボット制御装置８０は、回転方向Ｒａのプラス方向の微調整機能ボタンＢ１２が１回タッチされると、ステップ量が示す移動量だけ回転方向Ｒａのプラス方向へ超音波プローブ１０１を回転させる。ステップ量として、ティーチング操作のような手動操作では調整が難しいレベルの量（数ミリや数度といった微細な移動量）を設定しておくことで、手動操作では調整しにくい微細な調整を実行できる。微調整機能ボタンＢ１２等を操作して、決まった移動量ずつの微調整を実行できる。例えば、目的の血管がエコー画像の外に移動した場合には、手動によるティーチング操作で大幅な位置調整を行う。また、エコー画像内に目的の血管が映し出されている場合には、微調整機能により移動量ごとの微調整を実行できる。即ち、ダイレクトティーチング機能と微調整機能とを併用し、迅速な位置調整をできる。When the step operation mode of the fine adjustment function is set, the robot control device 80 moves the ultrasonic probe 101 in the operation direction by a preset step amount (movement amount) when each button is operated. For example, as shown in the second diagram from the bottom in Figure 9, the robot control device 80 can change the current position PA and then fine-tune the position and posture of the ultrasonic probe 101 by operating the fine adjustment function button B12, etc. Specifically, when the fine adjustment function button B12 for the positive direction of the X axis is touched once, the robot control device 80 moves the ultrasonic probe 101 in the positive direction of the X axis by the movement amount indicated by the step amount. Also, when the fine adjustment function button B12 for the positive direction of the rotation direction Ra is touched once, the robot control device 80 rotates the ultrasonic probe 101 in the positive direction of the rotation direction Ra by the movement amount indicated by the step amount. By setting the step amount to an amount that is difficult to adjust by manual operation such as teaching operation (a fine movement amount of a few millimeters or a few degrees), fine adjustments that are difficult to adjust by manual operation can be performed. By operating the fine adjustment function button B12, etc., fine adjustments can be made in fixed movement increments. For example, if the target blood vessel has moved outside the echo image, a large position adjustment can be made using manual teaching operations. Also, if the target blood vessel is displayed within the echo image, fine adjustments can be made in increments of movement using the fine adjustment function. In other words, the direct teaching function and fine adjustment function can be used together to make quick position adjustments.
また、ロボット制御装置８０は、ポイント再生において、超音波プローブ１０１の移動を停止した後、ダイレクトティーチングスイッチ６１が操作されることで、ティーチング操作による超音波プローブ１０１の位置の変更を受け付ける。具体的には、ロボット制御装置８０は、登録ポイントＰや経路Ｌに基づいて超音波プローブ１０１を移動させている最中は、ダイレクトティーチングスイッチ６１に対する操作を無効にする。これにより、再生中のティーチング操作の開始条件を、ダイレクトティーチングスイッチ６１が操作されることに加え、ロボット２０の動作が停止していることを条件に加えることができる。超音波プローブ１０１が登録ポイントＰに向かって移動している最中に、ティーチング操作によって意図せぬ方向へ移動してしまうことを抑制できる。尚、ロボット制御装置８０は、超音波プローブ１０１を移動させている最中のダイレクトティーチングスイッチ６１に対する操作を有効にし、ダイレクトティーチングスイッチ６１の操作に合わせてティーチング操作を受け付けても良い。Furthermore, during point playback, the robot control device 80 accepts a change in the position of the ultrasonic probe 101 through a teaching operation when the direct teaching switch 61 is operated after the movement of the ultrasonic probe 101 has stopped. Specifically, the robot control device 80 disables operation of the direct teaching switch 61 while the ultrasonic probe 101 is being moved based on the registered point P and path L. This allows the start condition for a teaching operation during playback to be expanded to include the robot 20 being stopped in operation, in addition to the operation of the direct teaching switch 61. This prevents the ultrasonic probe 101 from moving in an unintended direction due to a teaching operation while it is moving toward the registered point P. Note that the robot control device 80 may enable operation of the direct teaching switch 61 while the ultrasonic probe 101 is being moved, and accept a teaching operation in accordance with the operation of the direct teaching switch 61.
また、ロボット制御装置８０は、ダイレクトティーチングスイッチ６１が操作されている間、ティーチング操作を許可し、ダイレクトティーチングスイッチ６１が操作されていない場合、ティーチング操作を制限する。具体的には、ロボット制御装置８０は、ダイレクトティーチングスイッチ６１がオン状態の間は、アシスト制御を実行し、モータによるアシスト力を付与し、操作者がロボット２０を操作し易いようにサポートする。例えば、ロボット制御装置８０は、モータ（モータ５７ａなど）を駆動し、操作者が押した方向へ超音波プローブ１０１（手先部６０）が動き易くなるようにサポート力を付与する。一方、ロボット制御装置８０は、ダイレクトティーチングスイッチ６１がオフ状態の場合、上記したアシスト制御をオフする。これにより、ティーチング操作などにより発生する外力に対してロボット２０が移動し難くすることができる。超音波プローブ１０１の位置がずれることを抑制できる。ダイレクトティーチングスイッチ６１のオン・オフとアシスト制御のオン・オフを連動させることで、操作者の意図した操作における操作性の向上を図りつつ、操作者の意図しない超音波プローブ１０１の位置ずれの発生を抑制できる。尚、ダイレクトティーチングスイッチ６１のオフ状態においてティーチング操作を制限する方法は、上記したアシスト制御をオフする方法に限らない。例えば、ロボット制御装置８０は、ダイレクトティーチングスイッチ６１がオフされた場合、各モータに供給する電力をオフすることで、ロボット２０が動かないように制限しても良い。あるいは、ロボット制御装置８０は、ダイレクトティーチングスイッチ６１がオフされた場合、各モータのブレーキを制御して回転を規定しても良い。Furthermore, the robot control device 80 permits teaching operations while the direct teaching switch 61 is operated, and restricts teaching operations when the direct teaching switch 61 is not operated. Specifically, while the direct teaching switch 61 is in the on state, the robot control device 80 executes assist control, applying an assist force from the motor to support the operator in easily operating the robot 20. For example, the robot control device 80 drives a motor (such as motor 57a) to apply a support force that makes it easier for the ultrasonic probe 101 (hand part 60) to move in the direction pressed by the operator. On the other hand, when the direct teaching switch 61 is in the off state, the robot control device 80 turns off the above-mentioned assist control. This makes it difficult for the robot 20 to move in response to external forces generated by teaching operations, etc., and prevents the ultrasonic probe 101 from shifting position. By linking the on/off of the direct teaching switch 61 with the on/off of the assist control, it is possible to improve operability in operations intended by the operator while suppressing unintended positional deviation of the ultrasonic probe 101. Note that the method of restricting teaching operations when the direct teaching switch 61 is in the off state is not limited to the method of turning off the assist control described above. For example, when the direct teaching switch 61 is turned off, the robot control device 80 may restrict the robot 20 from moving by turning off the power supplied to each motor. Alternatively, when the direct teaching switch 61 is turned off, the robot control device 80 may regulate rotation by controlling the brakes of each motor.
また、ロボット制御装置８０は、ティーチング操作の実行時に、複数の登録ポイントＰと、超音波プローブ１０１の現在位置ＰＡを、操作パネル９０の登録ポイント表示部１３１に表示する。ロボット制御装置８０は、ティーチング操作により超音波プローブ１０１の位置が変更されたことに応じて、現在位置ＰＡの表示位置を、変更後の位置に変更する。これにより、操作者は、登録ポイントＰの位置と、現在位置ＰＡを一つの画面上でまとめて確認でき、超音波プローブ１０１の位置の変化をリアルタイムに確認できる。既に登録済みの登録ポイントＰとの位置関係を確認しながら、超音波プローブ１０１の移動先を決定し、ティーチング操作を行いながら新たな登録ポイントＰの登録等を実行できる。Furthermore, when a teaching operation is performed, the robot control device 80 displays multiple registration points P and the current position PA of the ultrasonic probe 101 on the registration point display section 131 of the operation panel 90. When the position of the ultrasonic probe 101 is changed by the teaching operation, the robot control device 80 changes the display position of the current position PA to the new position. This allows the operator to check the positions of the registration points P and the current position PA together on a single screen, and to check changes in the position of the ultrasonic probe 101 in real time. The operator can determine the destination of the ultrasonic probe 101 while checking its positional relationship with already registered registration points P, and can register new registration points P while performing teaching operations.
また、ロボット制御装置８０は、登録ポイントＰの登録において、複数の登録ポイントＰ１～Ｐ４と、複数の登録ポイントＰ１～Ｐ４を結ぶ経路Ｌ１～Ｌ３を登録ポイント表示部１３１に表示する。ロボット制御装置８０は、新たな登録ポイントＰが登録された場合、既に登録済みの登録ポイントＰと新たな登録ポイントＰとを結ぶ経路Ｌを設定して表示する（図８参照）。ロボット制御装置８０は、登録ポイントＰの再生において、複数の登録ポイントＰ１～Ｐ４及び経路Ｌ１～Ｌ３に加え、現在位置ＰＡを登録ポイント表示部１３１に表示し、超音波プローブ１０１の移動に伴って現在位置ＰＡを表示する位置を変更する（図９参照）。そして、ロボット制御装置８０は、登録ポイントＰの登録処理、ポイント再生、及びティーチング操作による現在位置ＰＡの変更の操作を、登録ポイント表示部１３１を表示した状態で受け付ける。従って、ロボット制御装置８０は、登録ポイントＰの登録、再生、ティーチングの操作を同一画面で受け付け、且つ、各情報の表示も実行する。これにより、操作者は、登録、再生、ティーチングの各操作を円滑に行うことができる。また、登録ポイントＰを登録する位置のミス、再生する順番の誤認識、ティーチング操作において移動させる方向の誤認識などをなくすことができる。Furthermore, when registering a registration point P, the robot control device 80 displays multiple registration points P1 to P4 and routes L1 to L3 connecting the multiple registration points P1 to P4 on the registration point display unit 131. When a new registration point P is registered, the robot control device 80 sets and displays a route L connecting the already registered registration point P with the new registration point P (see Figure 8). When reproducing a registration point P, the robot control device 80 displays the current position PA on the registration point display unit 131 in addition to the multiple registration points P1 to P4 and routes L1 to L3, and changes the position where the current position PA is displayed as the ultrasound probe 101 moves (see Figure 9). The robot control device 80 accepts operations for registering a registration point P, point reproduction, and changing the current position PA through teaching operations while the registration point display unit 131 is displayed. Therefore, the robot control device 80 accepts operations for registering, reproducing, and teaching a registration point P on the same screen, and also displays each piece of information. This allows the operator to smoothly perform registration, playback, and teaching operations. It also eliminates mistakes such as mistaking the position when registering the registration point P, misunderstanding the playback order, and misunderstanding the direction of movement during teaching operations.
また、ロボット制御装置８０は、ティーチング操作により変更された後の超音波プローブ１０１の位置を、新たな登録ポイントＰとして登録する登録処理を実行可能である。これにより、患者の体が動いて所望のエコー画像を取得できる位置等が変更された場合に、再生処理中にティーチング操作を行い、新たな登録ポイントＰを登録することで対応できる。The robot control device 80 can also execute a registration process that registers the position of the ultrasound probe 101 after it has been changed by a teaching operation as a new registration point P. This makes it possible to address situations where the patient's body moves and the position at which the desired echo image can be acquired changes by performing a teaching operation during the playback process and registering a new registration point P.
また、ロボット制御装置８０は、ティーチング操作により変更された後の超音波プローブ１０１の位置（一時ポイントＰＢ）から登録済みの登録ポイントＰまで超音波プローブ１０１を移動させる移動処理を実行可能である。これにより、変更先の位置でエコー画像を確認した後、元々登録しておいた後側ポイントや前側ポイントへ戻ることができる。一時的な位置の変更であれば、新たな登録ポイントＰの登録を行わずに、引き続き、事前に登録した登録ポイントＰに基づいて操作を行うことができる。尚、ロボット制御装置８０は、上記した登録処理及び移動処理のうち、どちらか一方の処理のみを実行可能な構成でも良く、両方の処理を実行できない構成でも良い。The robot control device 80 can also execute a movement process to move the ultrasonic probe 101 from the position (temporary point PB) of the ultrasonic probe 101 after it has been changed by the teaching operation to the registered registration point P. This allows the echo image to be confirmed at the new position, and then the probe can be returned to the rear or front point that was originally registered. If the position change is temporary, the robot control device 80 can continue to operate based on the previously registered registration point P without registering a new registration point P. The robot control device 80 may be configured to be able to execute either the registration process or the movement process described above, or it may be configured not to be able to execute both processes.
尚、上記した再生処理中におけるティーチング操作の内容は、一例である。例えば、ロボット制御装置８０は、既に登録済みの登録ポイントＰの位置調整をティーチング操作により受け付けても良い。例えば、ロボット制御装置８０は、任意の登録ポイントＰで停止した状態で、ダイレクトティーチングスイッチ６１が操作されて超音波プローブ１０１が移動させられた場合に、移動後に停止した位置を変更後の登録ポイントＰの位置とし、登録ポイントＰの位置の変更を受け付けても良い。あるいは、ロボット制御装置８０は、このような登録ポイントＰで停止した場合でも、上記した経路Ｌ上で停止した場合と同様に、停止した登録ポイントＰの位置は変更せずに、現在位置ＰＡを変更し一時ポイントＰＢを表示等しても良い。Note that the content of the teaching operation during the playback process described above is one example. For example, the robot control device 80 may accept a position adjustment of an already registered registration point P through a teaching operation. For example, when the direct teaching switch 61 is operated to move the ultrasound probe 101 while the robot control device 80 is stopped at an arbitrary registration point P, the robot control device 80 may set the position where the robot stopped after the movement as the position of the changed registration point P and accept a change to the position of the registered point P. Alternatively, even when the robot control device 80 stops at such a registration point P, the robot control device 80 may change the current position PA and display a temporary point PB without changing the position of the stopped registration point P, as in the case where the robot control device 80 stops on the path L described above.
因みに、以下に、本実施形態の用語と請求の範囲に記載した用語との対応関係について説明する。本実施形態のロボットアーム２１は、アームの一例である。ダイレクトティーチングスイッチ６１は、ティーチング部の一例である。また、ロボット制御装置８０は、制御装置の一例である。操作パネル９０、ＥＳＲコントローラ９２は、ユーザインタフェースの一例である。また、超音波プローブ１０１は、本開示のプローブの一例である。操作パネル９０の操作画面、登録ポイント表示部１３１は、表示画面の一例である。微調整機能ボタンＢ１２、方向キーボタン９２１、ボタン９２２，９２３，９２４は、操作部の一例である。Incidentally, the correspondence between the terminology used in this embodiment and the terminology used in the claims will be explained below. The robot arm 21 in this embodiment is an example of an arm. The direct teaching switch 61 is an example of a teaching unit. The robot control device 80 is an example of a control device. The operation panel 90 and ESR controller 92 are examples of a user interface. The ultrasound probe 101 is an example of a probe disclosed herein. The operation screen and registration point display unit 131 of the operation panel 90 are examples of a display screen. The fine adjustment function button B12, directional key button 921, and buttons 922, 923, and 924 are examples of an operation unit.
以上、上記した本実施形態によれば以下の効果を奏する。
本実施形態の一態様であるロボット制御装置８０は、操作者の操作に応じて超音波プローブ１０１の位置を変更し、変更後の超音波プローブ１０１の位置を登録ポイントＰとして記憶部８５に記憶する（図８、記憶処理、記憶工程の一例）。ロボット制御装置８０は、ポイント再生において、登録した登録ポイントＰの位置へ超音波プローブ１０１を移動させる（図９、再生処理、再生工程の一例）。そして、ロボット制御装置８０は、再生中において、超音波プローブ１０１を手動で移動させるティーチング操作により、超音波プローブ１０１の位置の変更を受け付ける（図９の下から２番目の図、調整処理、調整工程の一例）。これにより、登録ポイントＰに従って、再生を行っている際に、手動によるティーチング操作を行うことができる。登録ポイントＰや登録ポイントＰ間の経路Ｌにおいて、超音波プローブ１０１の位置を手動で変更しティーチングを行うことができる。操作者は、再生中に位置の変更を行うことができる。As described above, the present embodiment provides the following effects.
The robot control device 80, which is one aspect of this embodiment, changes the position of the ultrasonic probe 101 in response to an operator's operation and stores the changed position of the ultrasonic probe 101 in the storage unit 85 as a registered point P ( FIG. 8 , an example of a storage process or storage step). In point playback, the robot control device 80 moves the ultrasonic probe 101 to the position of the registered registered point P ( FIG. 9 , an example of a playback process or playback step). During playback, the robot control device 80 accepts a change in the position of the ultrasonic probe 101 through a teaching operation in which the ultrasonic probe 101 is manually moved (the second diagram from the bottom in FIG. 9 , an example of an adjustment process or adjustment step). This allows manual teaching operations to be performed during playback in accordance with the registered points P. Teaching can be performed by manually changing the position of the ultrasonic probe 101 at the registered points P or along the path L between the registered points P. The operator can change the position during playback.
尚、本開示は上記の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内での種々の改良、変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、上記実施形態のロボットシステム１０の構成は、一例である。例えば、ＥＳＲコントローラ９２は、ロボット２０と有線で接続される構成でも良い。また、登録ポイントＰ１～Ｐ４を記憶する記憶部８５は、ロボットシステム１０とは別の装置、例えば、ネットワーク上のクラウドストレージでも良い。
また、上記実施形態では、本開示のティーチング部として、３ポジションのイネーブルスイッチであるダイレクトティーチングスイッチ６１を採用したが、これに限らない。例えば、ティーチング部として、２ポジションの押しボタンや、タッチパネルに表示したボタン（ソフトウェアキー）を採用しても良い。また、上記実施形態では、操作部の一例である微調整機能ボタンＢ１２は、タッチパネル上のボタンであったが、これに限らない。微調整機能ボタンＢ１２は、押しボタンなどのハードウェアキーでも良い。また、本開示のティーチング部や操作部として、上記した構成以外のユーザインタフェース、例えば、スライドスイッチ、ロータリスイッチ、レバーなどの他の入力指示が可能なユーザインタフェースを採用しても良い。従って、ティーチング部等のユーザインタフェースの構成としては、ユーザからの指示を入力可能な様々な構成を採用できる。It goes without saying that the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various improvements and modifications are possible within the scope of the present disclosure.
For example, the configuration of the robot system 10 in the above embodiment is an example. For example, the ESR controller 92 may be configured to be connected to the robot 20 by wire. Furthermore, the storage unit 85 that stores the registration points P1 to P4 may be a device separate from the robot system 10, such as cloud storage on a network.
Furthermore, in the above embodiment, the teaching unit of the present disclosure employs the direct teaching switch 61, which is a three-position enable switch, but this is not limited thereto. For example, the teaching unit may employ a two-position push button or a button (software key) displayed on a touch panel. Furthermore, in the above embodiment, the fine-tuning function button B12, which is an example of an operation unit, is a button on a touch panel, but this is not limited thereto. The fine-tuning function button B12 may be a hardware key such as a push button. Furthermore, the teaching unit and operation unit of the present disclosure may employ a user interface other than the above-described configuration, such as a slide switch, rotary switch, lever, or other user interface capable of inputting instructions. Therefore, various configurations capable of inputting instructions from the user may be employed as the configuration of the user interface of the teaching unit, etc.
また、上記実施形態では、ロボット２０は、３方向の並進運動と３方向の回転運動とが可能な７軸の多関節ロボットとして構成されるものとした。しかし、軸の数はいくつであっても構わない。また、ロボット２０は、所謂、垂直多関節ロボットや水平多関節ロボットなどにより構成されても良い。
また、本開示の超音波装置は、エコー画像を撮像する装置に限らず、例えば、高密度焦点式超音波治療（ＨＩＦＵ）などのエコー画像の撮像と治療を行う装置でも良い。即ち、プローブから照射する超音波の使用目的は、適宜変更可能である。In the above embodiment, the robot 20 is configured as a seven-axis articulated robot capable of translational movement in three directions and rotational movement in three directions. However, the number of axes may be any number. The robot 20 may also be configured as a so-called vertical articulated robot, horizontal articulated robot, or the like.
Furthermore, the ultrasound device of the present disclosure is not limited to a device that captures echo images, but may also be a device that captures echo images and performs treatment, such as high intensity focused ultrasound (HIFU) therapy, etc. In other words, the purpose of use of the ultrasound emitted from the probe can be changed as appropriate.
尚、本開示の範囲は、特許請求の範囲に記載された従属関係に限定されない。例えば、本明細書では、請求項５において「請求項１又は請求項２に記載のロボット」を「請求項１～４の何れか１項に記載のロボット」に変更した技術思想も開示されている。請求項７において「請求項１又は請求項２に記載のロボット」を「請求項１～６の何れか１項に記載のロボット」に変更した技術思想も開示されている。The scope of this disclosure is not limited to the dependent relationships set forth in the claims. For example, this specification also discloses the technical idea of changing "the robot according to claim 1 or claim 2" in claim 5 to "the robot according to any one of claims 1 to 4." It also discloses the technical idea of changing "the robot according to claim 1 or claim 2" in claim 7 to "the robot according to any one of claims 1 to 6."
産業上の利用可能性
本開示は、ロボットの製造産業などに利用可能である。INDUSTRIAL APPLICABILITY The present disclosure is applicable to the robot manufacturing industry and the like.
２０ ロボット、２１ ロボットアーム（アーム）、６１ ダイレクトティーチングスイッチ（ティーチング部）、８０ ロボット制御装置（制御装置）、８５ 記憶部、９０ 操作パネル（ユーザインタフェース）、９２ ＥＳＲコントローラ（ユーザインタフェース）、１００ 超音波装置、１０１ 超音波プローブ（プローブ）、１３１ 登録ポイント表示部（表示画面）、９２１ 方向キーボタン（操作部）、９２２，９２３，９２４ ボタン（操作部）、Ｂ１２ 微調整機能ボタン（操作部）、Ｌ，Ｌ１～Ｌ４ 経路、Ｐ，Ｐ１～Ｐ４ 登録ポイント、ＰＡ 現在位置。20 Robot, 21 Robot arm (arm), 61 Direct teaching switch (teaching unit), 80 Robot control device (control device), 85 Memory unit, 90 Operation panel (user interface), 92 ESR controller (user interface), 100 Ultrasonic device, 101 Ultrasonic probe (probe), 131 Registered point display unit (display screen), 921 Directional key button (operation unit), 922, 923, 924 Buttons (operation unit), B12 Fine adjustment function button (operation unit), L, L1 to L4 Route, P, P1 to P4 Registered points, PA Current position.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2024/007532WO2025182007A1 (en) | 2024-02-29 | 2024-02-29 | Robot and teaching method |
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|---|---|
| WO2025182007A1true WO2025182007A1 (en) | 2025-09-04 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| PCT/JP2024/007532PendingWO2025182007A1 (en) | 2024-02-29 | 2024-02-29 | Robot and teaching method |
| Country | Link |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2023248327A1 (en)* | 2022-06-21 | 2023-12-28 | 株式会社Fuji | Robot device and method for assisting direct teaching |
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