2023 Fiscal Year Final Research Report

Locally controlled surgical assistant manipulator for robot-assisted endoscopic surgery

Research Project

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Project/Area Number	21K03986
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
Research Institution	Osaka Institute of Technology
Principal Investigator	Kawai Toshikazu 大阪工業大学, ロボティクス&デザイン工学部, 教授 (90460766)
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)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	手術支援ロボット / 手術助手マニピュレータ / RCM機構 / ローカル操作インタフェース / リーダーフォロワー制御
Outline of Final Research Achievements	In order to realize robot-assisted endoscopic surgery that allows a surgeon in sterilization area to know the patient's condition easily, we proposed a surgical assistant manipulator attached to the endoscope and forceps to be locally controlled while performing surgery by the specialist. We developed a diagonal joint mechanism, a multi-stage gear train aligned with a rack gear mechanism, and a differential drive mechanism with a slider crank built into the parallel link for a surgical tool manipulator in which the pivot point is formed by a remote center of motion mechanism. We also developed voice control of the clock position, pinch-swipe operation on a touch panel, leader-follower control by operating an intra-abdominal device, and visual feedback control by operating hand forceps with image recognition using Mask R-CNN for intuitive local operation interfaces.
Free Research Field	医療ロボティクス
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	ロボットの対人適用先の一つである医療用途（メディカルロボティクス）は，日本が世界をリードして研究を進めてきた分野であり，感染症対策からも注目を浴びている．大型リモート操作システムのマスタスレーブマニピュレータや，その課題を解決する小型分散ローカル操作システムの実現に向けて，視野を提供する「内視鏡マニピュレータ」の研究は多いが，臓器を把持牽引して作業空間をつくるのに不可欠な「鉗子マニピュレータ」の研究はほとんど試みられておらず独創性が高い．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ることで，安心安全な内視鏡下微細手術を支援するロボットを内外に先駆けて提供できる．