手術ロボットシステムにおけるインピーダンスパラメータの最適安全設計

• 研究課題/領域番号: 21760190
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 只野 耕太郎 東京工業大学, 精密工学研究所, 助教 (90523663)
• 連携研究者: 川嶋 健嗣 東京工業大学, 精密工学研究所, 准教授 (40300553)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2010年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2009年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: 手術ロボット / 力覚提示 / インピーダンス制御 / バイラテラル制御 / 安全性評価 / 腹腔鏡手術 / 空気圧アクチュエータ

研究概要

本研究では,力センサを用いずに外力推定を可能とする空気圧駆動鉗子マニピュレータIBIS IVを新たに開発し,力覚感度を0.5N程度まで向上させるとともに,in-vivo実験を実施しシステムの有効性を確認した.また,基本手技において,最も効率よく作業できるマスタのダンピング係数の値が存在することを実験的に確認した.一方で,マスタマニピュレータにおいて人間の力学的特性を考慮してダンピング係数を可変とするインピーダンス制御系を提案し,操作性と安定性を両立するシステムを実現した.

研究成果

• [雑誌論文] Development of a pneumatic surgical manipulator IBIS IV (2010)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Tadano, Kenji Kawashima, KojimaKazuyuki, Tanaka Naofumi
  • 雑誌名: Journal of Robotics and Mechatronics Vol.22 No.2 ページ: 179-187
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a Master Slave System with Force-Sensing Abilities Using Pneumatic Actuators for Laparoscopic Surgery (2010)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Tadano, Kenji Kawashima
  • 雑誌名: Advanced Robotics Vol.24, No.12 ページ: 1763-1783
  • NAID: 10027464949
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a pneumatic surgical manipulator IBIS IV (2010)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Tadano, Kenji Kawashima, Kojima Kazuyuki, Tanaka Naofumi
  • 雑誌名: Journal of Robotics and Mechatronics 巻: Vol.22, No.2 ページ: 179-187
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a Master Slave System with Force-Sensing Abilities Using Pneumatic Actuators for Laparoscopic Surgery (2010)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Tadano, Kenji Kawashima
  • 雑誌名: Advanced Robotics 巻: Fol.24, No.12 ページ: 92-97
  • NAID: 10027464949
  • 査読あり
• [雑誌論文] 空気圧駆動を用いた力覚提示機能を有する多自由度鉗子の開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 只野耕太郎, 住野亘, 川嶋健嗣
  • 雑誌名: 日本ロボット学会誌 Vol.27, No.5 ページ: 538-545
  • NAID: 10024790485
  • 査読あり
• [学会発表] マスタ・スレーブ型手術ロボットの操作性に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 川嶋健嗣, 只野耕太郎, 原口大輔, 小宮みずき, 田中直文, 小嶋一幸
  • 学会等名: 第3回医歯工学イノベーション・シンポジウム講演予稿集,pp.35-38
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-03-19
• [学会発表] マスタ・スレーブ型手術ロボットの操作性に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 川嶋健嗣, 只野耕太郎, 原口大輔, 小宮みずき, 田中直文, 小嶋一幸
  • 学会等名: 第3回医歯工学イノベーション・シンポジウム
  • 発表場所: 東京(震災の影響により講演中止)
  • 年月日: 2011-03-19
• [学会発表] アドミタンス提示型ハプティックインタフェースの安定性に関する研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤慶明, 只野耕太郎, 川嶋健嗣
  • 学会等名: 第28回日本ロボット学会学術講演会,3K3-4
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] 腹腔鏡手術ロボットにおける操作対象への誘導制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 崔〓銘, 只野耕太郎, 川嶋健嗣
  • 学会等名: 第28回日本ロボット学会学術講演会,3K1-2
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] 腹腔鏡手術ロボットにおける操作対象への誘導制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 崔〓銘, 只野耕太郎, 川嶋健嗣
  • 学会等名: 第28回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] アドミタンス提示型ハプティックインタフェースの安定性に関する研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤慶明, 只野耕太郎, 川嶋健嗣
  • 学会等名: 第28回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] 力覚提示機能を有する手術用ロボットの操作性に関する研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小宮みずき, 只野耕太郎, 川嶋健嗣, 小嶋一幸, 田中直文
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'10,2A1-C08
  • 発表場所: 旭川
  • 年月日: 2010-06-16
• [学会発表] 力覚提示機能を有する手術用ロボットの操作性に関する研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小宮みずき, 只野耕太郎, 川嶋健嗣, 小嶋一幸, 田中直文
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'10
  • 発表場所: 旭川
  • 年月日: 2010-06-16
• [学会発表] Research on accuracy of force estimation with surgical manipulator using pneumatic artificial muscle (2010)
  • 著者名/発表者名: Li Hongbing, 中野すみれ, 只野耕太郎, 川嶋健嗣, 香川利春
  • 学会等名: 日本フルードパワーシステム学会春季講演会講演論文集,pp.100-102
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-05-28
• [学会発表] Research on accuracy of force estimation with surgical manipulator using pneumatic artificial muscle (2010)
  • 著者名/発表者名: Li Hongbing, 中野すみれ, 只野耕太郎, 川嶋健嗣, 香川利春
  • 学会等名: 平成22年春季フルードパワーシステム講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-05-28
• [学会発表] Plugfest 2009 : Global Interoperability in Telerobotics and Telemedicine (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Hawkeye King, Blake Hannaford, Ka-WaiKwok, Guang-Zhong Yang, Paul Griffiths,Allison Okamura, Ildar Farkhatdinov,Jee-Hwan Ryu, Ganesh Sankaranarayanan,Venkata Arikatla, Kotaro Tadano, KenjiKawashima, Angelika Peer, Thomas Schaus,Martin Buss, Levi Miller, Daniel Glozman,Jacob Rosen, Thomas Low
  • 学会等名: IEEE ICRA 2010, pp.1773-1738
  • 発表場所: Anchorage
  • 年月日: 2010-05-04
• [学会発表] Plugfest 2009 : Global Interoperability in Telerobotics and Telemedicine (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Hawkeye King, Blake Hannaford, Kotaro Tadano, Kenji Kawashima, et al.
  • 学会等名: IEEE ICRA 2010
  • 発表場所: Anchorage
  • 年月日: 2010-05-04
• [学会発表] 空気圧ゴム人工筋をスレーブ駆動に用いた腹腔鏡手術用マスタスレーブシステム (2010)
  • 著者名/発表者名: 川嶋健嗣, 只野耕太郎, 中野すみれ, 小嶋一幸, 田中直文
  • 学会等名: 日本医工学治療学会第26回学術大会.日本医工学治療学会第26回学術大会抄録集.p.81
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-04-03
• [学会発表] 空気圧ゴム人工筋をスレーブ駆動に用いた腹腔鏡手術用マスタスレーブシステム (2010)
  • 著者名/発表者名: 川嶋健嗣, 只野耕太郎, 中野すみれ, 小嶋一幸, 田中直文
  • 学会等名: 日本医工学治療学会第26回学術大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-04-03
• [学会発表] 遠隔対応型腹腔鏡手術用マスタ・スレーブロボットシステム (2009)
  • 著者名/発表者名: 川嶋健嗣, 只野耕太郎, 新井豪, 小宮みずき, 小嶋一幸, 田中直文
  • 学会等名: 第2回医歯工学イノベーション・シンポジウム講演予稿集,pp.15-18
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-11-28
• [学会発表] 遠隔対応型腹腔鏡手術用マスタ・スレーブロボットシステム (2009)
  • 著者名/発表者名: 川嶋健嗣, 只野耕太郎, 新井豪, 小宮みずき, 小嶋一幸, 田中直文
  • 学会等名: 第2回医歯工学イノベーション・シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-11-28
• [学会発表] 空気圧ゴム人工筋を用いた多自由度鉗子の開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中野すみれ, 只野耕太郎, 川嶋健嗣, 香川利春
  • 学会等名: 平成21年秋季フルードパワーシステム講演会,pp.64-66
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-11-26
• [学会発表] 空気圧ゴム人工筋を用いた多自由度鉗子の開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中野すみれ, 只野耕太郎, 川嶋健嗣, 香川利春
  • 学会等名: 平成21年秋季フルードパワーシステム講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-11-26
• [学会発表] 空気圧駆動手術用マニピュレータIBIS IVの開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 只野耕太郎, 川嶋健嗣
  • 学会等名: 第14回日本バーチャルリアリティ学会大会論文集,2A4-2
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] Development of a Pneumatically Driven Forceps Manipulator IBIS IV (2009)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Tadano, Kenji Kawashima
  • 学会等名: ICROS-SICE International Joint Conference 2009, Fukuoka International Congress Center, Japan, pp.3815-3818
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2009-08-20
• [学会発表] Development of a Pneumatically Driven Forceps Manipulator IBIS IV (2009)
  • 著者名/発表者名: 只野耕太郎, 川嶋健嗣
  • 学会等名: ICROS-SICE International Joint Conference
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 2009-08-20
• [学会発表] 空気圧駆動手術用マニピュレータIBIS IVの開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 只野耕太郎, 川嶋健嗣, 小嶋一幸, 田中直文
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'09,1A2-K09
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2009-05-24
• [学会発表] 空気圧駆動手術用マニピュレータIBIS IVの開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 只野耕太郎, 川嶋健嗣
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2009-05-24
• [備考] ホームページ
  • URL: http://www.k-k.pi.titech.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://www.k-k.pi.titech.ac.jp/research/robot_j.html
• [備考]
  • URL: http://www.k-k.pi.titech.ac.jp/research/robot_j.html
• [産業財産権] 力覚提示機能を有する操作システム (2009)
  • 発明者名: 川嶋健嗣, 只野耕太郎
  • 権利者名: 東京工業大学
  • 出願年月日: 2009-09-01
  • 外国
• [産業財産権] 力覚提示機能を有する操作システム (2009)
  • 発明者名: 川嶋健嗣, 只野耕太郎
  • 権利者名: 東京工業大学
  • 出願年月日: 2009-09-01
  • 外国