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力覚提示機能を有する多自由度鉗子システムによる低侵襲手術の安全性評価

Research Project

Project/Area Number 18686023
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Intelligent mechanics/Mechanical systems
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

川嶋 健嗣  Tokyo Institute of Technology, 精密工学研究所, 准教授 (40300553)

Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥16,380,000 (Direct Cost: ¥12,600,000、Indirect Cost: ¥3,780,000)
Fiscal Year 2007: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2006: ¥10,140,000 (Direct Cost: ¥7,800,000、Indirect Cost: ¥2,340,000)
Keywords機械システム / 空気圧 / 手術ロボット / 力覚提示 / 多自由度鉗子 / 操作性評価 / 遠隔制御 / 腹腔鏡手術 / マニピュレータ / バイラテラル制御
Research Abstract

研究開発を進めているスレーブ側に空気圧駆動を採用し、カセンサを用いずに先端での力覚が推定可能な腹腔鏡手術用マスク・スレーブ型の多自由度鉗子システムにおいて,研究最終年度に当たる本年度はスレーブ側の新たな開発とシステムの改良を行い,実験によってその有効性,安全性を評価した.以下に具体的な研究成果を記す.
1.スレーブ側多自由度組子システムの開発
先端部に空気庄シリンダを内蔵し,把持力,他の関節との干渉を排除した新しい4自由度鉗子マニピュレータを設計製作した.本成果は特許出願の予定である.
2.制御方法の検討
試作した多自由度鉗子は空気圧シリンダの拮抗駆動系を採用したことから,その制御方法を検討 し,良好に動作することを確認した.また,遠隔操作に向けて,通信遅れを含む位置と力のフィードバック制御の方法を検討し,新たに2つの方法を発案した.提案した制御方法の有効性を基礎 実験によって実証した.本研究成果は国際学会発表論文としてまとめ,投稿した.
3.動物実験の実施
東京医科歯科大学の協力を得て,開発したシステムを豚実験の現場に持ち込み,動作確認実験を 実施した.システムの問題点,改良点が明らかになるとともに,開発したシステムの利点である,小型軽量で設置性に優れている点を確認することができた.
4.模擬試験装置を用いた複数の被験者による実験
改良したシステムを用いて複数の被験者による基本的な縫合作業を実施した.縫合時間を計測し,力覚提示の有効性を定量的に評価することができた.力覚提示が安全性向上に優れており,研究開発の方向性が正しいことを確認した.

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2008 2007 2006 Other

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (1 results) Book (1 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] Development of a Master Slave Manipulator with Force Display using Pneumatic Servo System for Laparoscopic Surgery2007

    • Author(s)
      Kotaro Tadano , Kenji Kawashima
    • Journal Title

      International Journal of Assistive Robotics and Mechatronics Vol.8, No.4

      Pages: 6-13

    • Related Report
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  • [Journal Article] Development of a Master Slave System with Force Sensing Using Pneumatic Servo System for Laparoscopic Surgery2007

    • Author(s)
      Kotaro Tadano, Kenji Kawashima
    • Journal Title

      Proc. of IEE/ICRA

      Pages: 947-952

    • Related Report
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 腹腔鏡手術用鉗子遠隔操作システム2007

    • Author(s)
      川嶋健嗣, 只野耕太郎
    • Journal Title

      フルードパワーシステム Vol.38,No.3

      Pages: 149-152

    • NAID

      10024323531

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of a Digital Control System for High-performance PneumaticServo Valve2007

    • Author(s)
      Takashi MIYAJIMA, Toshinori FUJITA, Kazutoshi SAKAKI, Kenji KAWASHIMA, Toshiharu KAGAWA
    • Journal Title

      Precision Engineering 31

      Pages: 156-166

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  • [Journal Article] Development of 4-DOFs Forceps with Force Sensing using Pneumatic Servo System2006

    • Author(s)
      Kotaro TADANO, Kenji KAWASHIMA
    • Journal Title

      Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and Automation

      Pages: 2250-2256

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Integration of Experiment and Simulation for Fluid System Control including Simulator for Laparoscopic Surgery2006

    • Author(s)
      Kenji KAWASHIMA, Kotaro TADANO, Toshiharu KAGAWA
    • Journal Title

      SICE-ICASE International Joint Conference 2006

      Pages: 4210-4213

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  • [Journal Article] 空気圧駆動多自由度鉗子による力覚提示機能を有するマスタスレーブシステムの開発2006

    • Author(s)
      只野耕太郎, 川嶋健嗣
    • Journal Title

      日本機械学会 ROBOMEC' 06 (CD-ROM)

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  • [Journal Article] 空気圧シリンダを用いたマスタスレーブシステムの制御に関する考察2006

    • Author(s)
      只野耕太郎, 川嶋健嗣, 香川利春
    • Journal Title

      日本フルードパワーシステム学会春季講演会講演論文集

      Pages: 70-72

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  • [Journal Article] 空気圧を用いた多自由度鉗子の研究開発2006

    • Author(s)
      安田純, 只野耕太郎, 川嶋健嗣, 香川利春
    • Journal Title

      日本フルードパワーシステム学会秋季講演会講演論文集

      Pages: 118-120

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  • [Presentation] Evaluation of a Master Slave System with Force Sensing2007

    • Author(s)
      Kotaro Tadano, Kenji KawasMma, Toshiharu Kagawa
    • Organizer
      Proc. of SICE Annual Conference
    • Place of Presentation
      高松
    • Year and Date
      2007-09-20
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  • [Book] 絵ときでわかる ロボット工学2007

    • Author(s)
      川嶋健嗣
    • Total Pages
      174
    • Publisher
      オーム社
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      2007 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.k-k.pi.titech.ac.jp/research/robot_j.html

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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 力覚提示機能を有する操縦システム2008

    • Inventor(s)
      川嶋健嗣, 只野耕太郎
    • Industrial Property Rights Holder
      東京工業大学
    • Filing Date
      2008-02-29
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    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 力覚提示機能を有する操縦システム2007

    • Inventor(s)
      川嶋健嗣, 只野耕太郎
    • Industrial Property Rights Holder
      東京工業大学
    • Industrial Property Number
      2007-051390
    • Filing Date
      2007-03-01
    • Related Report
      2006 Annual Research Report

URL: 

Published: 2006-04-01   Modified: 2016-04-21  

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