多軸力情報-立体的聴覚情報変換法を特徴とするマイクロサージェリシステムの試作研究

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05555073
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 光石 衛 東京大学, 工学部, 助教授 (90183110)
• 研究分担者: 佐藤 知正 東京大学, 先端科学技術センター, 教授 (50235371) ; 畑村 洋太郎 東京大学, 工学部, 教授 (40010863) ; 渡辺 博義 倉敷市立児島市民病院, 医師
• キーワード: マイクロ・サージェリ / マイクロ・ハンドリング・システム / テレ・オペレーシォン / 操作環境伝送 / 臨場感伝送 / 多軸力情報-立体的聴覚情報変換 / 注視点不動型視覚システム / 不動中心点型マニピュレータ

研究概要

本研究では、本年度は、臨場感を有するテレ・マイクロ・サージェリ・システムを実現するために要求される機能とその構成法についてまず、検討を行なった。さらにいくつかの機能についてはそれを具体的に実現した。必要とされる機能は以下の通りである:(i)中心点不動型6+3自由度マニピュレーション機能、(ii)注視点不動型視覚情報獲得機能、(iii)多軸力情報-聴覚情報変換による接触状態の聴覚情報としての提示機能、(iv)多軸力情報に基づく強調した力覚情報の提示機能。
中心点不動型6+3自由度マニピュレータは、操作者が思いのままにピンセットを針や操ってマイクロ・サージェリを行なうため、広い動作範囲を得る粗動機構と高精度の位置決めを行なう微動機構の両並進機構、および、各回転自由度が工具先端の一点で交わる回転自由度とから成る。
また、注視点不動型視覚情報獲得装置は、作業場所を移動するための並進微動機構、任意の角度から観察するための顕微鏡視野内に回転中心を持つ回転機構、拡大倍率を可変とするズーム機構等から成り、上記回転自由度はリンク機構によりこれを実現している。
さらに、人間が操作や加工を行なう際には聴覚情報が有用であるが、微細世界で聴覚情報をそのまま採取しようとすると、発生する音がマイクロフォンの集音レベルに比較して低い、顕微鏡下での作業であるため一般にワークスペースが狭くマイクロフォンを近付けにくい、電子顕微鏡下のような真空中では使用不可能などの問題が生じる。このため、工具に作用する多軸力情報を聴覚情報に変換することによって提示する。操作・加工対象物が比較的硬い場合には多軸力センサ出力をそのまま増幅して直接聴覚情報として提示する手法が有効であり、操作・加工対象物が比較的軟らかい場合には多軸力の絶対値によって提示する音の周波数を制御する手法が有効であることが試作システムを用いた実験により明らかになった。さらに獲得された多軸力情報は力覚としても提示される。

研究成果

• [文献書誌] Mitsuishi,M.et al.: "Development of tele-operated micro-handling/machining system based on information transformation" Proceedings IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems'93(IROS'93). 1473-1478 (1993)
• [文献書誌] Mitsuishi,M.,Kobayashi,K.and Kramer,B.: "Information Transformation-Based Tele-Micro-Handling/Machining System" Proceedings IEEE Micro Electro Mechanical Systems(MEMS'94). 303-308 (1994)
• [文献書誌] 光石衛,小林和雄,佐藤知正,長尾高明: "臨場感を有する遠隔微細操作・加工システムの開発" 第11回日本ロボット学会学術講演会予稿集. 1037-1040 (1993)
• [文献書誌] 光石衛,小林和雄,佐藤知正,長尾高明: "情報変換法に基づくテレ・マイクロ・ハンドリング・システム" 1993年度精密工学会秋季大会学術講演会論文集. 145-146 (1993)
• [文献書誌] 光石衛,小林和雄,渡辺拓郎,中西泰文,渡辺博義: "臨場感を有するテレ・マイクロ・サージェリ・システムの開発" 日本機械学会第71期通常総会講演会論文集. (発表予定). (1994)