| 研究課題/領域番号 |
19K21940
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分20:機械力学、ロボティクスおよびその関連分野
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
小俣 透 東京工業大学, 工学院, 教授 (10262312)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2019年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | 知能機械 / 知能機械システム |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，弦振動を利用した力センシングを組み込んだワイヤ駆動多自由度鉗子を開発する．屈曲関節を駆動するワイヤを利用し，ワイヤに弦振動を発生させ，音の周波数からワイヤ張力を計測することを提案する．空間的制約のある多自由度鉗子にどのように実装するかが研究のポイントである．ワイヤ径よりわずかに大きな単純な穴が固定端になることを利用し，弦加振部を実装する．弦加振部を鉗子先端部と体腔外側に設置する二つの案に関して実機を開発する．鉗子の径はまずda Vinciに採用された8 mmとし，次により細い5 mmとする．
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| 研究実績の概要 |
ワイヤ駆動２自由度鉗子（グリッパを含めれば３自由度）を対象として，ワイヤの弦振動を用いた力センシング法を組み込み，力計測をすることに取り組んだ．まず鉗子の外径を8 mmとし，手術ロボットda Vinciに採用されている鉗子の構造を参考にし，それに弦振動を用いた力センシングを組み込んだ鉗子を開発した．前年度に開発した装置では鉗子関節部の摩擦が大きかったので，それを低減するよう再設計した．また，力計測を行うためには，あらかじめ外力と発生する音の周波数の関係を求めておくキャリブレーションが必要である．鉗子シャフト部にたわみが生じると誤差要因になるので，たわみが生じても高精度な力計測が得られるキャリブレーション方法を考案した．
外径5 mmのワイヤ駆動２自由度鉗子を対象として，ワイヤの弦振動を用いた力センシング法を組み込むことにも取り組んだ．外径が5 mmの場合，プーリを用いた関節構造では製作が難しく摩擦も大きくなるため，柔軟要素による関節を採用することとした．この場合，ワイヤの張力が小さくなることがあり，それが小さすぎると，弦振動が不安定になるという問題が発生するため，この問題を解決した弦振動発生方法を前年度までに考案していた．今年度は，これらを製作し外径5 mmのワイヤ駆動２自由度鉗子を開発した．開発した装置を用いて外力計測が行えることを確認した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
外径が8 mmと5 mmの鉗子ともに，ワイヤの弦振動を用いた力センシング法を組み込んだ鉗子の設計方法を確立し，装置を開発することができた．開発した装置を用いて外力計測が行えることを確認した．これらにより，おおむね順調に進展していると判断する．
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| 今後の研究の推進方策 |
誤差要因を分析し，装置のさらなる改良やキャリブレーション方法の工夫等により，計測精度を向上させる．また，鉗子の実際の使用状況を考慮して，力計測実験を行う．
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