2020 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 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (20283731)
岩本 憲泰 信州大学, 学術研究院繊維学系, 助教 (30778816)
堀瀬 友貴 東京女子医科大学, 医学部, 非常勤講師 (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 | 手術支援ロボット / リーダー・フォロワー / ミドルウェア / 脳神経外科 / 内視鏡外科 / モジュール化 / オープンソース |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，手術支援ロボット開発に際して迅速なニーズに即した即時構築および評価サイクル環境の構築を可能とする，手術支援ロボットの機能のモジュール化・基盤技術の開発および評価を目的としており，以下の研究成果を得た．
１）多リーダー・多フォロワーを選択して切り替えることができるミドルウェア（MRLiNK）を他の研究グループでも活用して検証するため，Githubへのオープンソース化を行った．
２）２種類の操作デバイスに対して３種類の手術助手ロボットのうち２つを個々に選択して結合するテレオペレーションシステムを構築した．MRLinkにより，相対的に異構造リーダーフォロワー制御するアプリケーションを備え，異なる座標系の運動学計算の演算結果などの情報，複数種のセンサ取得やアクチュエータ駆動の実行処理といった個別の仕様を吸収できる仕様を実現し，実行周期30 ms以下，遅延時間140 ms以下の特性を確認した．
３）手術支援ロボットZEUSのリーダーからの信号取得システムを構築し，順運動学を計算することで操作者の手先位置，腕の姿勢推定を可能とした．ZEUSリーダーのリンクパラメータ推定は，ベースと手先に着けたマーカーを3次元位置計測装置によって計測し，順運動学の結果との誤差を最小化するよう最適化を行った．その結果，手先マーカー位置と順運動学の解とのずれは，最小で0.1mm，最大で10mmとなった．
４）術者がマスクを常時着用していることに着目し，手術ロボットの新しい操作デバイスとして，マスク型インタフェースを開発した．本インタフェースは，マスクに導電糸センサを貼り付け通電時の抵抗変化を読みとることでマスクの伸縮を計測し，術者の表情（ジェスチャ）を識別し，ジェスチャに対応した操作コマンドを発行する．15種類の表情に対して90%以上の識別精度が得られた．
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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