2005 Fiscal Year Annual Research Report
ハイブリッド最適制御による視触覚を融合した医療メカトロニクス制御系設計の研究
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16560381
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
藤田 政之 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (90181370)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
米山 猛 金沢大学, 自然科学研究科, 教授 (30175020)
表 和彦 金沢大学, 医学部付属病院, 講師 (50272985)
東 剛人 金沢大学, 自然科学研究科, 講師 (60308179)
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| Keywords | 視覚フィードバック / 視覚サーボ / ロボット制御 |
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| Research Abstract |
本年度は,まず視覚と触覚によるハイブリッドシステムの制御系設計のためにモデリングの再検討をおこなった.前年度表していた視覚フィードバックシステムは腹腔鏡のみをシステムとして表していたのだが,そのシステムにさらに鉗子の部分まで含めた動的可動カメラ構造の視覚フィードバックシステムを提案した.具体的には,視覚サーボ問題にロボットの追従問題を加えて数学的にモデリングし,得られた数学モデルに基づき,制御系設計のための問題設定をおこなった.そして,設定された制御目的を満足するように,システムの有するエネルギー関数を用いて設計をおこなう手法に着目することで,鉗子の部分まで取り入れた腹腔鏡把持ロボットの視覚フィードバック制御をおこなった.さらに,2台のロボット(カメラを手先に取り付けた腹腔鏡を想定したロボットと鉗子を想定したロボット)と画像処理装置を組み合わせた動的視覚フィードバックシステムに対して,実際にディジタル制御装置を用いて検証実験をおこない,制御則の有効性の検証をおこなった.
またモデリングの再検討とは別に,最適制御を発展させたReceding Horizon制御を昨年度表していた視覚フィードバックシステムに適用することで,新たな制御系設計手法を提案した.Receding Horizon制御を視覚フィードバックシステムである腹腔鏡把持ロボットに適用することは,観測対象として捉えている鉗子の先端を予測しながら腹腔鏡を制御することになるので,鉗子の先端が臓器などにより隠れるのを避けるように腹腔鏡を動かすなど,より高度な制御が可能になると考えられる.本設計手法もシステムの有するエネルギー関数に着目した設計手法となっている.前年度に提案した視覚フィードバックシステムに対して,本手法を適用し,シミュレーションによって安定性や制御性能の解析をおこなった.
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