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2023 年度 実績報告書

革新的連続体ロボットの姿勢制御に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 22KF0345
配分区分基金
研究機関早稲田大学

研究代表者

石井 裕之  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (10398927)

研究分担者 SELEEM IBRAHIM  早稲田大学, 理工学術院, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
キーワードソフトロボット / 連続体 / 姿勢推定
研究実績の概要

本研究では,新型コロナウイルス感染症(COVID-19)検査の際のウイルス採取などに効果的な医療用マルチセクション連続体ロボットのためのデモンストレーション・ガイド・ベース・ポーズ・プランニングアプローチの構築と,実機実験による評価に取り組んでいる.新型コロナウイルス感染症検査に,柔軟な構造をもつマルチセクション連続ロボットを適用することで,特に副鼻腔感染症や鼻の先天的欠陥を持つ患者に痛みを与えることなく,鼻腔内の粘膜を採取することが可能となると期待される.一方で,このようなロボットをパンデミックの最中で検査に使用する際には,検査者から患者へ,あるいはその逆のウイルス感染を避けるために,ロボットを遠隔制御する必要がある.そこで,リーダ・フォロワ型制御システムを構築し,フォロワと同一の構造を持つマルチセクション連続体をリーダとして,小型のモーションキャプチャを用いてその特徴点の位置を計測し姿勢を推定することで,遠隔操作によって連続体ロボットを制御するシステムの開発に取り組んだ.また,連続体ロボットの姿勢を制御するための非線形予測制御システムの構築に取り組んだ.そしてそれらを統合し,イミテーション・ベースド・モーション・プランニング・システムの開発を進めた.開発したシステムの妥当性について実験によって評価し,その問題と効用の基本的枠組みを調査した.その結果,イミテーション・ベースド・モーション・プランニングの有用性が明らかとなった.加えて,ここまでの研究で得られた知見を応用して,新たな構造の連続体ロボットの提案を行った.一連の過程を論文にまとめて発表した.

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] E-JUST(エジプト)

    • 国名
      エジプト
    • 外国機関名
      E-JUST
  • [雑誌論文] Imitation-based Path Planning and Nonlinear Model Predictive Control of a Multi-Section Continuum Robots2023

    • 著者名/発表者名
      Seleem Ibrahim A.、El-Hussieny Haitham、Ishii Hiroyuki
    • 雑誌名

      Journal of Intelligent & Robotic Systems

      巻: 108 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1007/s10846-023-01811-8

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Recent Developments of Actuation Mechanisms for Continuum Robots: A Review2023

    • 著者名/発表者名
      Seleem Ibrahim A.、El-Hussieny Haitham、Ishii Hiroyuki
    • 雑誌名

      International Journal of Control, Automation and Systems

      巻: 21 ページ: 1592~1609

    • DOI

      10.1007/s12555-022-0159-8

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Imitation-Based Motion Planning and Control of a Multi-Section Continuum Robot Interacting With the Environment2023

    • 著者名/発表者名
      Seleem Ibrahim A.、El-Hussieny Haitham、Ishii Hiroyuki
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 8 ページ: 1351~1358

    • DOI

      10.1109/LRA.2023.3239306

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Design and Analysis of Extensible Cable-Driven Continuum Robot with Variable Stiffness2023

    • 著者名/発表者名
      Ibrahim A. Seleem; Mohamed A. Naeem; Hiroyuki Ishii
    • 学会等名
      2023 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO)
    • 国際学会

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公開日: 2024-12-25  

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