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J-GLOBAL ID：202102275297221292   整理番号：21A0575538

空気圧駆動多自由度ロボットフォースプの運動制御と外力推定【JST・京大機械翻訳】

Motion Control and External Force Estimation of a Pneumatically Driven Multi-DOF Robotic Forceps

著者 (3件)： Zhou Dongbo (Institute of Innovation Research, Tokyo Institute of Technology, 4259 Nagatsuta-cho, Yokohama, Kanagawa 226-8502, Japan) ,  Tadano Kotaro (Institute of Innovation Research, Tokyo Institute of Technology, 4259 Nagatsuta-cho, Yokohama, Kanagawa 226-8502, Japan) ,  Haraguchi Daisuke (Department of Mechanical Engineering, Tokyo National College of Technology, 1220-1, Kunugida-machi, Hachioji, Tokyo 193-0997, Japan)
資料名： Applied Sciences (Web)  (Applied Sciences (Web))
巻： 10  号： 11  ページ： 3679  発行年： 2020年 
JST資料番号： U7135A  ISSN： 2076-3417  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： スイス (CHE)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 剛体リンク関節機構を有するロボット力は,現在のロボット支援手術システムのための正統である。しかし,操作中の力センサのない外部力推定は,そのような電気的に駆動された力子に対して困難である。本研究では,ジョイント間のワイヤ駆動のより少ない干渉を有する剛体リンクメカニズムを用いて,空気圧駆動マルチDOF(DOF:自由度)の力子を導入し,空気圧シリンダの高い背動性を利用して外部力推定を実現した。機械摩擦の動的補償を有する位置制御装置を開発し,その中で,力子の3つの可動継手の回転角を独立に制御した。さらに,外乱オブザーバ方式を適用することにより,位置制御装置における外部力オブザーバを設計した。性能評価実験の結果は以下の通りである。最初に,関節位置制御実験において,2未満の平均絶対誤差を有する正弦波基準入力に対して,滑らかで安定した制御性を確認した。関節位置制御の分解能は,腹腔鏡手術に対して許容できるステップの増加する基準入力の応答に対して約1である。第2に,外部力オブザーバは,最大出力力の20%未満の誤差で,並進および把持力を正しく推定することができた。外部力推定の実用的感度は,並進力に対して0.5N,把持力に対して0.2Nより良好であった。開発した force子の達成された性能は,縫合,結さつ,器官牽引および除外のようないくつかの特別な外科的タスクにおける対話型力制御に適用可能である。Copyright 2021 The Author(s) All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： 剛体 ,  *ロボット ,  位置制御 ,  正弦波 ,  空気圧シリンダ ,  結紮術 ,  縫合術 ,  並進 ,  *自由度 ,  腹腔鏡下手術
準シソーラス用語： ロボット手術 ,  ワイヤ駆動 ,  *多自由度 ,  *空気圧駆動 ,  *力推定 , 【Automatic Indexing@JST】

著者キーワード (4件)： ロボット用ロボット ,  空気圧駆動 ,  モーションコントロール ,  力推定

分類 (2件)： ロボットの設計・製造・構造要素  (IC04013A) ,  ロボットの運動・制御  (IC04012J)

引用文献 (22件)：

• Hu, J.C.; Gu, X.; Lipsitz, S.R.; Barry, M.J.; DAmico, A.V.; Weinberg, A.C.; Keating, N.L. Comparative effectiveness of minimally invasive vs. open radical prostatectomy. JAMA 2009, 302, 1557-1564.
• Palep, J.H. Robotic assisted minimally invasive surgery. J. Minimal Access Surg. 2009, 5, 1-7.
• Song, H.; Kim, K.; Lee, J. Development of the dexterous manipulator and the force sensor for minimally invasive surgery. In Proceedings of the 4th International Conference on Autonomous Robots and Agents, Wellington, New Zealand, 10-12 February 2009.
• Schmitz, A.; Treratanakulchai, S.; Berthet-Rayne, P.; Yang, G.-Z. A Rolling-tip Flexible Instrument for Minimally Invasive Surgery; ICRA: Montreal, QC, Canada, 2019.
• Horeman, T.; Dankelman, J.; Jansen, F.W.; van den Dobbelsteen, J.J. Assessment of laparoscopic skills based on force and motion parameters. IEEE Trans. Biomed. Eng. 2014, 61, 85-813.

タイトルに関連する用語 (5件)： 空気圧駆動 ,  多自由度 ,  運動制御 ,  外力 ,  推定