| 研究課題/領域番号 |
10555073
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
機械力学・制御
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
松久 寛 京都大学, 工学研究科, 教授 (00109034)
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| 研究分担者 |
坪井 陽一 京都大学, 医学研究科, 助手 (60221420)
西原 修 京都大学, 情報学研究科, 助教授 (00218182)
本田 喜久 (本田 善久) 京都大学, 工学研究科, 講師 (60181559)
安田 正志 特許機器(株), 技術部・部長
井上 善雄 (井上 喜雄) 高知工科大学, 工学部, 教授 (50299369)
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| 研究期間 (年度) |
1998 – 1999
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| 研究課題ステータス |
完了 (1999年度)
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| 配分額 *注記 |
10,700千円 (直接経費: 10,700千円)
1999年度: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
1998年度: 7,600千円 (直接経費: 7,600千円)
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| キーワード | 手術顕微鏡 / キャリア・アーム / 振動制御 / 運動量交換型機構 / コントロールモーメントジャイロ / 単一ジンバル機構 / 可変ゲイン制御 / 直接速度フィードバック / 運動量交換機構 / ジャイロ制振装置 / 直接フィードバック / 加速度センサ |
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| 研究概要 |
本研究では、手術顕微鏡の有害な揺れを制御する制振装置として、ジャイロ制振装置を開発した。繊細な作業となる眼科、外科などの手術においては専用の手術顕微鏡が使われるが、視野の揺れが重大な障害となることがある。手術顕微鏡は、作業域を確保するためキャリア・アームに装着される場合が多い。そのため、手術室内の医師や看護婦の動作によって振動が発生することがある。このような事例には運動量交換による振動制御技術が相応しいと考えられる、特に、ジャイロ装置は10Hz以下の周波数帯域においても良好な振動制御の効果となることがある。試作したCMGは一般的な手術顕微鏡の諸元に準拠しており、直径59mm、厚さ10mmの鋼製ロータを収めた6個のジンバルからなる。ロータの定格回転数は3600rpmである。6個のジンバルは3対を構成し、各対において、2個のジンバルは歯車と平行クランクにより両対称性を維持して動作する。ジンバルはDCサーボモータにより駆動され、直交3軸まわりの出力トルクは独立に制御できる。このCMG装置はアームの自由端近くに取り付けるために小型化されており、重量は3kg以下である。実験のために、手術顕微鏡用キャリア・アームのモックアップを製作した。主要部分は、全長が約1.5mのアームであり、これを高さ約1mの支柱と重量115kgのベースで支える構造となっている。フィードバック制御はDSPシステムにより実装した。加速度センサはCMGとユニット共に自由端付近に取り付けた。可変ゲイン制御を新たに導出し、MATLAB/Simulink,Realtime,Workshopのブロック線図として実装した。手術用顕微鏡の振動制御へのジャイロ装置の有効性が実験的に確認された。
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