2004 Fiscal Year Annual Research Report
リニアアクチュエータを用いた内視鏡外科など低侵襲性外科手術における触覚技術の開発
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14205041
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
大西 公平 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (80137984)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中澤 和夫 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (80217695)
北島 政樹 慶應義塾大学, 医学部, 教授 (90112672)
森川 康英 慶應義塾大学, 医学部, 教授 (90124958)
小澤 壯治 慶應義塾大学, 医学部, 講師 (10169287)
古川 俊治 慶應義塾大学, 法務研究科, 助教授 (60219102)
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| Keywords | 内視鏡外科 / 腹腔鏡下手術 / 手術支援ロボット / 触覚伝達 / ハプティクス / 再現性 / 操作性 / 透明性 |
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| Research Abstract |
本年度は本研究の最終年度であり、今まで得られた成果、即ちハプティック機能を有するリニアモータを駆動源とするバイラテラル鉗子の触覚再現が「操作性」「再現性」の二つの仕様を満足すれば極めて良い再現性能を獲得出来る。ハプティック鉗子実用化に向けての設計指針を明確化するため、本年度では具体的に以下のような研究計画を遂行した。
1.リニアモータ駆動のロボット鉗子の透明性に基づく設計論の確立
ハイブリッド行列を用いて、マスター・スレーブの間の透明性を考察した結果、「再現性」については位置制御と反作用力制御がマスタ座標とスレーブ座標で展開されるのではなく,それぞれをアダマール変換した新しい座標系の差動座標と和動座標で制御系を設計することが重要な結果である。差動座標では位置追従性を実現するため,制御剛性が無限大の位置制御が行われる。逆に和動座標では制御剛性が零の反作用力制御を行い,マスタの作用力とスレーブの反作用力を等しくすることで人工的に作用-反作用則を成立せしめ,マスタでの触覚,力覚の忠実な再現を行うことができる。アダマール行列を用いるためには制御変数を座標変換する必要がある。そのためには位置と力を別々に扱っては座標変換が不可能なので共通変数である加速度を座標変換し制御する必要がある。従来の対称型や力逆送型では帯域が狭く鈍重であったが,この加速度制御により再現性が格段に改善された。
2.研究の総括と結果の社会還元
3年に渡った研究結果の社会還元を行うため、国外での招待講演を3回(2004年9月RigaとSydney、10月にBusan)行い、国内で科研費成果報告会を1回(2005年3月)開催した。
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