2023 Fiscal Year Annual Research Report
多指ハンド双腕光マニピュレータを用いた3次元マイクロ操作と計測
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19K04319
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| Research Institution | Kagawa University |
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Principal Investigator |
田中 芳夫 香川大学, 創造工学部, 客員研究員 (30357454)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤本 憲市 香川大学, 創造工学部, 教授 (20300626)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 光ピンセット / 知能機械 / マイクロ・ナノデバイス / マイクロマニピュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，1台の光源からのレーザ光を2本の偏光ビームに分割し，この2本の腕に対応する各々のビームに対し，マイクロ操作時のエンドエフェクタとなるレーザ光焦点位置や高輝度光パターンを精密に実時間制御できる多点光ピンセット光学系を構成することで，双腕多指ハンドとして機能する光マニピュレータを開発する。この制御観測系に，光学顕微鏡下の観測画像の実時間画像処理と画像再構成技術を統合することで，微小物の視覚認識に基づいた能動的な捕捉・把持と双腕系の協調動作を用いた非接触3次元マイクロ操作と計測技術の高度化・自動化について検討する。これにより，光ピンセットマイクロ操作技術の学術的確立と共に，3次元細胞生物学や顕微熟練作業の自動化に貢献できる基盤技術を開発することを目的とする。最終年度の成果および期間全体を通しての主な成果は以下のとおりである。
視触覚双腕光マニピュレータの開発と協調マイクロ操作：電気的焦点可変レンズと２軸走査ミラーを用いる３次元走査型光ピンセットを２組構築する双腕型光ピンセットに対し，観測系と制御系間の各種非線形歪みを較正する新たな手法を開発し，高精度な双腕型３次元光ピンセットシステムの設計および較正手法を確立した。本手法と画像処理技術を用いて，双腕操作時に被操作対象と球形エンドエフェクタ間の反力を作業者にリアルタイムで視覚的に提示する視触覚マイクロ操作システムの概念を提案し，試作システムで有効性を実証した。光捕捉からの逸脱のない安定かつ高精度な双腕協調光ピンセット操作においては，対象物の把持時に接触反力の検出が不可欠であり，リアルタイムに反力を視覚的に提示しながら両手でマイクロ操作できる視触覚双腕光マニピュレータは，世界的にもこれまで報告例が無く，従来の光ピンセットでは困難であった細胞のねじりなど，高度な顕微熟練作業の実現に貢献できる基盤技術となることが期待できる。
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Research Products
(1 results)
