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リサイクルできる内視鏡下手術のためのロボットシステムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 15206017
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 設計工学・機械機能要素・トライボロジー
研究機関東京農工大学

研究代表者

遠山 茂樹  東京農工大学, 大学院・共生科学技術研究部, 教授 (20143381)

研究分担者 梅田 倫弘  東京農工大学, 大学院・共生科学技術研究部, 教授 (60111803)
桑原 利彦  東京農工大学, 大学院・共生科学技術研究部, 教授 (60195609)
永井 正夫  東京農工大学, 大学院・共生科学技術研究部, 教授 (10111634)
研究期間 (年度) 2003 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
32,110千円 (直接経費: 24,700千円、間接経費: 7,410千円)
2005年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
2004年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
2003年度: 12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円)
キーワード手術支援ロボット / 球面モータ / 高出力化 / 小型化 / MRIコンパチビリティ / マスタスレーブ / 位相差制御 / MRIコンパチブル / MRI対応牲 / 光ファイバセンシング / 手術用ロボット / ロータ / ステータ / 小型サンドイッチ型モータ / 圧電素子
研究概要

球面モータを用いた手術用マニピュレータならびにそのロボットシステム(制御方法、モータドライバ、マスタスレーブロボット)の開発・性能評価を行った。
1.球面モータを用いた手術用マニピュレータの開発と性能評価について
φ20ロータの手術ロボット用球面モータの開発を行った。従来の球面モータのサイズと比較し、1/3〜1/4程度である。性能評価を行った。周波数応答試験では電磁モータを駆動源とするものと比べて5〜10倍程度の、優れた応答性能を示した。位置決め精度は,0.05°,球ロータ表面距離にして8.7μmという結果を得た.最大トルクは3.7mNm,最大回転数は,62rpmである.また光ファイバを用いたセンシングを開発した。センシング精度は現在までに0.1mm以下である。
2.ロボットシステム(制御方法、モータドライバ、マスタスレーブロボット)の開発について
制御方法・ドライバの開発を行った。手術ロボットの安定性向上や誤動作防止のため,共振周波数の自動追従と位相差制御の可能なドライバの開発を行なった.共振周波数の自動追従機能により,トルク制御を行うことが可能になった.位相差制御によって,ロボット関節などの位置決めの際に問題となっていたオーバーシュートや振動を取り除くことが可能になった.バイラテラルマスタスレーブロボットの試作を行なった.マスタ側にも超音波モータを使用しており,術具の先端の力覚を,素早く的確にダイレクトドライブで伝えることが可能になった.またMRIコンパチビリティの開発を行った.MRI撮像中心において球面モータを駆動させたときでも,診断に使用できる程度の良質な撮像画像が得られた.

報告書

(4件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2006 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (16件) 文献書誌 (2件)

  • [雑誌論文] MRI環境下手術支援ロボットの開発2006

    • 著者名/発表者名
      真下智昭, 遠山茂樹
    • 雑誌名

      精密工学会大会学術講演会講演論文 春季

      ページ: 857-858

    • NAID

      130005027643

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] MRI環境下手術支援ロボットの開発2006

    • 著者名/発表者名
      真下智昭, 遠山茂樹
    • 雑誌名

      精密工学会大会学術講演会講演論文集 春季

      ページ: 857-858

    • NAID

      130005027643

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 球面超音波モータの実用化に関する研究2005

    • 著者名/発表者名
      遠山茂樹, 若林稔
    • 雑誌名

      精密工学会大会学術講演会講演論文集 秋季

      ページ: 1195-1196

    • NAID

      130004656772

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Research on Practical Application of Spherical Ultrasonic Motor2005

    • 著者名/発表者名
      S.Toyama, M.Wakabayashi
    • 雑誌名

      Conference on Japan society for precision engineering, Spring(in Japanese)

    • NAID

      130004656772

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Surgical Assist Robot under MRI environment2005

    • 著者名/発表者名
      T.Mashimo, S.Toyama
    • 雑誌名

      Conference on Japan society for precision engineering, Spring(in Japanese)

      ページ: 857-858

    • NAID

      130005027643

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of USM-Powered Assisted Suit System2004

    • 著者名/発表者名
      J.Yonetake, T.Aodai, E.Purwanto, S.Toyama
    • 雑誌名

      The International Conference on the Theory of Machines and Mechanisms

      ページ: 853-858

    • NAID

      130004657446

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Methods for Detecting an Arbitrary Orientation of a Spherical Ultrasonic Motor2004

    • 著者名/発表者名
      E.Purwanto, S.Toyama, T.Okuyama
    • 雑誌名

      The International Conference on the Theory of Machines and Mechanisms

      ページ: 573-578

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of USM-Powered Assisted Suit System2004

    • 著者名/発表者名
      J.Yonetake, T.Aodai, E.Purwanto, S.Toyama
    • 雑誌名

      Proceedings of the International Conference on the Theory of Machines and Mechanisms, Liberec, Czech Republic, August 31 - Sept.2, 2004

      ページ: 853-858

    • NAID

      130004657446

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Methods for Detecting an Arbitrary Orientation of a Spherical Ultrasonic Motor2004

    • 著者名/発表者名
      E.Purwanto, S.Toyama, T.Okuyama
    • 雑誌名

      Proceedings of the International Conference on the Theory of Machines and Mechanisms, Liberec, Czech Republic, August 31-Sept.2

      ページ: 573-578

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of USM-Powered Assisted Suit System2004

    • 著者名/発表者名
      遠山 茂樹
    • 雑誌名

      The International Conference on the Theory of Machines and Mechanisms

      ページ: 853-858

    • NAID

      130004657446

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Methods for Detecting an Arbitrary Orientation of a Spherical Ultrasonic Motor2004

    • 著者名/発表者名
      遠山 茂樹
    • 雑誌名

      The International Conference on the Theory of Machines and Mechanisms

      ページ: 573-578

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] The Spherical Ultrasonic Motor2004

    • 著者名/発表者名
      遠山 茂樹
    • 雑誌名

      VENTIL MAGAZINE

      ページ: 90-93

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Control Method of a Spherical Ultrasonic Motor2003

    • 著者名/発表者名
      E.Purwanto, S.Toyama
    • 雑誌名

      the 2003 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM 2003) Vol.2

      ページ: 1321-1326

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of a Power Suit System Actuated by Ultrasonic Motors2003

    • 著者名/発表者名
      Eko Purwanto, Shigeki Toyama
    • 雑誌名

      the 6th Japan-France and 4th Asia-Europe Congress on Mechatronics

      ページ: 501-506

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Control Method of a Spherical Ultrasonic Motor2003

    • 著者名/発表者名
      E.Purwanto, S.Toyama
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2003 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM 2003), Kobe, Japan vol.2

      ページ: 1321-1326

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of a Power Suit System Actuated by Ultrasonic Motors2003

    • 著者名/発表者名
      Eko Purwanto, Shigeki Toyama
    • 雑誌名

      Proceedings of the 6th Japan-France and 4^<th> Asia-Europe Congress on Mechatronics

      ページ: 501-506

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 遠山 茂樹: "Control Method of a Spherical Ultrasonic Motor"the 2003 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM 2003). Vol.2. 1321-1326 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 遠山 茂樹: "Development of a Power Suit System Actuated by Ultrasonic Motors"the 6th Japan-France and 4^<th> Asia-Europe Congress on Mechatronics. 501-506 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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