2006 Fiscal Year Annual Research Report
リニアモータ駆動による低侵襲性医療用多自由度触覚鉗子の開発研究
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17206027
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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)
古川 俊治 慶應義塾大学, 法務研究科, 助教授 (60219102)
大石 潔 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (40185187)
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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 / 多自由度触覚鉗子 / 操作性 / 透明性 |
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| Research Abstract |
触覚・力覚の再現と伝達はハプティクスとして発展しつつあり、その可能性と将来性が注目されている。最近では内視鏡外科における隆路であった難度の高い手術手技が実行できるハプティックロボットによる低侵襲性手術の必要性が緊急課題となっており、多自由度触覚技術がその鍵技術であることが明らかになっている。本年度においては次のような研究実績を得た。
1、体内操作型の触覚鉗子を目指してテレハンド装置を試作し、回転と直動の自由度を組み合わせたモーション制御実験を行った。この試作装置では、回転自由度をリニアアクチュエータとクランクを組み合わせた場合および小型直接駆動型回転アクチュエータとトルクワイヤと組み合わせた場合について比較実験を行えるようにしてある。前者は大きなトルクと滑らかな動作が可能になるが可動範囲がやや狭く、後者はトルク限界が小さいが可動範囲は大きく取れることがわかった。この装置は来年度にかけて様々な実験に供される。
2、FPGAを用いたバイラテラル制御器により、6自由度のマスター・スレーブロボットを30μ秒以内のサンプリング時間で制御するためのフレキシブルなソフトウェア環境を実現した。
3、精密な動作のためにはエンコーダ情報による加速度計算と、誤差評価が必要である。今回は、エンコーダの誤差評価について新たな知見を得ることができ、これを援用することで精密で滑らかな動作を実現できた。この結果、マスター・スレーブロボットのロバスト安定性が高まり、高利得による広帯域化が可能になった。
4、運動学的な情報とスケーリング情報を組み合わせることで、環境情報のディジタル・フーリエ変換が可能になる。この基礎理論を導出し、簡単な系で実証実験を行うことに成功した。これにより多自由度鉗子の運動制限や拘束を行うことが可能で、作業空間に基づいた一般的な多自由度運動とその制御が可能になる。また、通信路のある遠隔操作についても実験を行った。
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Research Products
(7 results)
