2020 Fiscal Year Annual Research Report
Locally operated guiding tool manipulator for accurate surgery
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18K04065
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
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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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西川 敦 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (20283731)
西澤 祐吏 国立研究開発法人国立がん研究センター, 東病院, 室長 (50545001)
中村 達雄 京都大学, 医学研究科, 客員研究員 (70227908)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 医用ロボット / 第三の手 / マニピュレータ機構 / ローカル操作 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，執刀医が患者の傍で微細作業できる小型で分散可能なローカル操作マニピュレータシステムの実現を目指して，ヒトと共存協調するマニピュレータの機構や制御に関する基盤技術を確立すべく，ローカル操作ガイディング術具マニピュレータの構築と評価が目的である．本年度は，2年目までの成果を基にマニピュレータ機構へ改良を施し，新たな操作インタフェースを考案して，次の成果を得た．
（１）ジンバルと平行リンク機構でピボット姿勢2軸を形成する鉗子マニピュレータの三次試作機として，金属ベルトによる差動リニアガイド機構の直動軸，ゴムローラによる装着鉗子の先端回転軸および平歯車機構の開閉軸の5自由度を備えるステッピングモータ駆動式鉗子マニピュレータを開発した．また，ボールねじ2本を有する差動ボールねじ直動ユニットを開発した．これらの機構特性を計測し，特徴と課題を確認した．
（２）操作インタフェースからの入力に応じて鉗子マニピュレータがシミュレータで動作し，術者が確認し選択した動作記録に基づき実機が駆動する制御系を構築した．また，ピボット点周りの姿勢2軸と直動1軸をエンコーダで検出し，臓器の把持方向を決める鉗子先端の回転軸をジャイロセンサ，臓器を把持する開閉軸を圧力センサで検出する，5自由度操作インタフェースを開発した．これらのセンシング特性と制御特性を計測し，特徴と課題を確認した．
（３）数理情報に基づいた内視鏡画像認識を制御指標とすべく，L*a*b*色空間を用いて，色相による術具の検出，および，a*軸b*軸に基づく脂肪，臓器，術具の術野セグメンテーションを行い，術具を簡単表現する楕円と臓器の緊張状態を表す線分の交差判定に基づき臓器を牽引する術具を検出する手法を創出した．複数の大腸内視鏡下手術映像から最大3本の術具で施術する画像を抽出し，検出率と処理時間を計測して，その適用範囲と課題を明らかにした．
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Research Products
(12 results)
