2018 Fiscal Year Annual Research Report
多マスタ・多スレーブ選択結合型ミドルウェアが拓く次世代手術支援ロボットシステム
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16H01859
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| Research Institution | Tokyo Women's Medical University |
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Principal Investigator |
正宗 賢 東京女子医科大学, 医学部, 教授 (00280933)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西川 敦 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (20283731)
堀瀬 友貴 東京女子医科大学, 医学部, 特任助教 (70749233)
河合 俊和 大阪工業大学, ロボティクス&デザイン工学部, 教授 (90460766)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 手術ロボット / マスタースレーブ / ミドルウェア / 脳神経外科 / 内視鏡手術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，手術支援ロボットの研究開発の問題点の１つである，迅速なニーズに即した開発環境の即時構築および評価サイクル環境の構築を目指し，手術支援ロボットの機能のモジュール化・基盤技術開発および評価を行うことを目的としている．本年度は昨年度の成果を元に，それぞれ以下の成果を得た．
（１）マスタ部とスレーブ部の組み合わせの評価系として，米国Computer Motion社製の手術支援ロボットZEUSスレーブアームをミドルウェアMRLinkに接続可能とするシステムを新たに構築し，既存のZEUSマスタとMRLinkを介して接続された汎用マスタ（ジョイスティック）を選択的に切り替えることができるシステムの開発を行った．
（２）手術室内で用いられる複数の3次元計測センサから得た情報を一括管理し，必要に応じてセンサの組み合わせを選んで統合できるシステムの構築を目的とし，そのプロトタイプとして，ミドルウェアMRLinkを用いて2台の光学式3次元計測センサPolaris(Northern Digital Inc.)からの情報をKalman Filterにより統合することで，3次元位置・姿勢の推定と基準座標系の切り替えが可能なシステムを構築した．
（３）鉗子ハンドル形状のマスタデバイスを試作し，鉗子マニピュレータをスレーブアームとするマスタスレーブCP制御システムを構築した．また，マスタデバイス2種類と鉗子マニピュレータ1種類をミドルウェアMRLink経由で選択結合するシステムを構築し，外科医によるドライラボ実験を行って，複数のマスタデバイスを評価できるシステム実装を確認できた．また，ジンバル－平行リンク機構を備える内視鏡下手術支援マニピュレータを新たに開発した．
（４）脳外科手術支援用ロボット顕微鏡については、昨年に引き続き顕微鏡駆動のためのロボットの姿勢制御法の検討を行った.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
各ロボットについては計画通り開発が進んでおり、これから最終統合版ミドルウェアのすりあわせを行うが、それを元に他研究者の参画を促す予定であり全体的に順調に進んでいると考えている.
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| Strategy for Future Research Activity |
各分担研究者により各要素について以下の研究を進める。また、一通りの開発が進んだことで、全体的に整合性を有するミドルウェアの最終検討および配布のための関連研究者への発信を進める。
腹部外科手術用マスタースレーブ型ロボットについて、ZEUSシステムと他の複数のマスタ・スレーブを選択結合するミドルウェア実装システムをPC間の通信で構築する．センサ統合システムについても，TCP/IP通信などを活用し，遠隔地の異なるPC間での情報共有が行えるシステム構築を行う．また，内視鏡下手術支援マニピュレータLODEMをスレーブアームとする改良を進める．さらに，複数のマスタと複数のスレーブLODEMを選択結合するミドルウェア実装システムをPC間の通信で構築する．
脳外科手術用ロボットについては、新規ビデオ顕微鏡が導入されたため、本プロジェクトへの導入の検討を行う。
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