2021 Fiscal Year Annual Research Report
Software-Defined Dentistryに向けた歯科治療ロボット開発
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19K10168
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
菊地 聖史 鹿児島大学, 医歯学域歯学系, 教授 (50250791)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河野 博史 鹿児島大学, 医歯学域歯学系, 講師 (20507165)
近藤 英二 鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (10183352) [Withdrawn]
熊澤 典良 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (60284907)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 医療用ロボット / 歯科用CAD/CAMシステム / 歯牙切削 / CNC |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度は、歯科治療ロボットの試作を進めるとともに調整と動作確認を行い、判明した問題点の解決に努めた。試作ロボットの中核となる口腔内切削装置は、小型化のため工具原点の検出機構を内蔵しておらず、また、工具の位置決め機構を駆動する３個のステッピングモーターが開ループ制御であるため、使用前に各軸の原点復帰が必要である。そこで、精密位置決めスイッチを用いた原点復帰用装置を設計・試作するとともに、制御用プログラムに原点復帰処理を追加した。さらに、制御用プログラムに切削負荷に応じて工具の送り速度を自動的に制御する処理も追加した。工具位置決め機構のr軸とz軸の送りねじにバックラッシュが認められたことから、ダブルナットとスプリングによる与圧機構を追加して改善を図った。
試作ロボットの動作確認を行ったところ、NCプログラムのGコード（準備機能）とx、y、z座標値を入力することで口腔内切削装置のr、θ、zの各軸が動作し、設計した可動範囲で工具の位置を制御できることを確認した。また、Mコード（補助機能）を入力することでエアタービンの回転と注水のオンオフを制御できることも確認した。しかし、製作難度が高い一部の部品について、樹脂製から金属製へ置き換えることができず、工具位置決め機構の十分な剛性が得られなかったことや、給排気系と給水系に改良の余地があり、エアタービンの性能を十分に引き出せなかったことから、研究期間内に切削試験を実施するに至らなかった。
本研究の成果として、装置に改良すべき点は残されているものの、工具の回転機構と位置決め機構を内蔵した小型の口腔内切削装置による歯科治療ロボットを開発できる見通しが立ったことが挙げられる。今後の研究の展開として、口腔内切削装置の構造や材質を見直すことで改良を図ることが考えられる。
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