2014 Fiscal Year Annual Research Report
力覚とウエアラブル操作部を有し拍動する心臓に対応可能な次世代内視鏡手術ロボット
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25630078
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| Research Institution | Kochi University of Technology |
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Principal Investigator |
井上 喜雄 高知工科大学, 工学部, 教授 (50299369)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡橋 和政 高知大学, 医歯学系, 教授 (70204295)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 機械力学・制御 / マスタースレーブ / 手術ロボット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度の実験で問題となった力覚について実験装置を作製して，基礎実験を行った．その結果，減速機のメカロスによりトルクの伝達効率は低下するものの，入力と出力トルクの間にはある程度の比例関係があることがわかった．
力覚による安全性の確保以外に，手術中の心臓の動きに十分追従できなくても大きい力が加わらず手術での安全性を向上させるために制御によりロボットに柔軟性をもたせるための制御アルゴリズムを開発し実験を行った．その結果，減速比があまり大きくなければ，ある程度のばね効果を持たせることができることがわかった．また，設定した力以上に力が加わらない制御法についても実験を行いその妥当性の確認を行った．したがって，操作ミスや心臓の動きに追従できなかった場合があったとしてもある程度の安全性が確保できる見通し得られた．また，エコーガイドについても，昨年度よりも良好な画像が得られた．
以上の結果や，昨年度の屈曲部と把持部単独での基礎実験結果を受け，肘，手首，把持の3自由度の手術ロボット実験装置の試作を行った．まず，計算により各自由度のモータの特性および減速機の仕様を決定し，その結果を受けて，術者が，肘，手首，指を動かせば，ロボットがそれと同等の動作をすると同時に術者はそれぞれの自由度で力覚が確保できるような機構部および電子回路のハード部分の設計を行った．さらに，それを稼働させるための制御ソフトを開発し，マスタースレーブ型の手術ロボットの実験装置を試作した．製作した手術ロボットの実験装置を用いて動作実験を行った結果，駆動系のガタや質量が大きくなってしまったことなどにより，多少の応答おくれがあるものの，力覚を確保しながら手術動作が可能であることを確認した．
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