2023 Fiscal Year Annual Research Report
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21K03986
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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, 大学院基礎工学研究科, 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, 医員 (50545001)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 医用ロボット / マニピュレータ機構 / 差動機構 / マグネットギア / ビジュアルフィードバック |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では執刀医の補助ツールとして小型分散できるローカル操作マニピュレータの実現を目指し，患者と共存し医師と協働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，内視鏡下手術支援ローカル操作助手マニピュレータの構築と評価を目的とする．本最終年度は，これまでの成果を発展させ，機構や操作系について以下の成果を得た．
（１）刺入点周りに機構がない遠隔中心RCM機構として，スライダクランクと平行リンクで構成する差動機構を備える3自由度の手術助手マニピュレータを開発した．差動機構部は，Pitch軸を土台部としてその左右のギアボックスとこれに接続する外側の平行リンク，平行リンクに内蔵する一対のスライダクランクとこれに接続する先端部の平行リンクで構成する．二つのモータを同一または逆方向に回転することで，平行リンクのYaw軸またはスライダクランクのInsertion軸が動作する．駆動時のPivot点に差異が生じることを確認し，構造に関する課題を明らかにした．
（２）非接触式の伝達機構であるマグネットギアを有する，従来術具を装着可能な3自由度の手術助手マニピュレータを開発した．マグネットギアのPitch軸，回転機構のYaw軸によるジンバル，ベルト・プーリ機構のInsertion軸で構成する．位置決め精度など機構特性を計測し，Pitch軸は負荷により保持位置が変わることを確認した．
（３）執刀医が操る鉗子のシャフト部分の三次元位置座標をMask R-CNNとDepth画像を用いて検出するシステム（先年度構築）を内包し，ROSのPub-Sub通信で座標情報を手術助手マニピュレータへ送信して，逆運動学計算を経て操作する統合ビジュアルフィードバック制御システムを構築した．実行周期が413ms，遅延時間が950ms以下であることを確認した．深層学習の処理時間に関する知見を得て課題を明らかにした．
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