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

1994 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, 先端化学技術センター, 教授 (50235371) ; 畑村 洋太郎 東京大学, 工学部, 教授 (40010863) ; 渡辺 博義 国立福山病院, 整形外科, 医師
• キーワード: マイクロ・サージェリ / 微細作業 / テレ・オペレーション / 操作環境伝送 / 工具先端不動型スレーブ・マニピュレータ / 注視点,不動型視覚システム / モーメント不帰還型マスタ・マニピュレータ / 多軸力情報-立体的聴覚情報変換

研究概要

本研究では、本年度は、操作環境伝送機能を有するテレ・マイクロ・サージェリ・システムを実現した。それらは、(i)工具先端不動型スレーブ・マニピュレータ、(ii)注視点不動型視覚情報獲得装置、(iii)回転の自由度には力を帰還しないことを特徴とするマスタ・マニピュレータから成る。
「工具先端不動型スレーブ・マニピュレータ」は、操作者が思いのままにピンセットや針を操ってマイクロ・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。対象物近辺には多数の工具や視覚情報獲得システムが集中するので先端部分を大きくすることができない。そこで、アクチュエータをできるだけ外側に配置し、平行リンク機構を用いて外側に存在するアクチュエータからの出力を伝達するようにする。
次に、「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-ム機構等から成る。回転の自由度はリンク機構によりこれを実現する。
さらに、マスタ・マニピュレータには次の機能が求められる:(i)回転、および、並進の自由度を分離する機能、(ii)微小世界での力を操作者に強調して提示する機能、(iii)針を掴むときのピンセットのホールド機能、(iv)操作をしない時にその状態を保持する機能、(v)自由度を拘束する機能。また、スレーブ・マニピュレータの工具先端が回転の自由度に対して不動であるので、そこではモーメントが発生しない。そこで、マスタ・マニピュレータにはモーメントをフィードバックしないこととする。これらの特徴を有する3軸直交機構と3つのリングとが組合わさったマスタ・マニピュレータを製作した。
これらの機器を有機的に結合し、直径4mm程度の柔軟物体を縫うことに成功した。

研究成果

• [文献書誌] Mitsuishi,M.,et al.: "Towards transmission of operational environment information fortele-micro-surgery" Proceedings 1st International Symposium on Medical Robatics and Computer-Assisted Surgery. 190-195 (1994)
• [文献書誌] Mitsuishi,M.,et al.: "Development of a Micro Maching /Testing System with a Fixed View/Operational Point" Proceedings 9th Annual Meeting of the American Society for Precision Engineering. 432-435 (1994)
• [文献書誌] Mitsuishi,M.,et al.: "Development of an Inter-World Tele-Micro-Surgery System with Operational Environment Information Transmission Capability" Proceedings IEEE International conference on Robotics and Automation. (発表予定). (1995)
• [文献書誌] 光石衛,小林和雄,渡辺拓郎,中西泰文,渡辺博義: "不動工具中心注視を特徴とするテレ・マイクロ・サージェリ・システムの試み" 1994年度精密工学会秋季大会学術講演会論文集. 253-254 (1994)
• [文献書誌] 光石衛: "遠隔微細作業" 第12回日本ロボット学会学術講演会予稿集. 533-534 (1994)
• [文献書誌] 光石衛,渡辺拓郎,中西泰文,渡辺博義: "操作環境伝送型テレ・マイクロ・サージェリ・システム" 第12回日本ロボット学会学術講演会予稿集. 537-538 (1994)
• [文献書誌] 光石衛,渡辺拓郎,中西泰文,渡辺博義: "テレ・マイクロ・サージェリ・システムの構築" 1995年度精密工学会春季大会学術講演会論文集. (発表予定). (1995)
• [文献書誌] 光石衛,渡辺拓郎,中西泰文,渡辺博義: "テレ・マイクロ・サージェリ・システムの試み" 日本機械学会第72期通常総会講演会論文集. (発表予定). (1995)