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食道の蠕動機能を代替する柔軟ロボティック機構の開発

开发灵活的机器人机构来替代食道的蠕动功能

基本信息

批准号：
12750177
负责人：
鈴木高宏
金额：
$ 1.54万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的の一つである,本質的に柔らかいロボットシステムの構築に向けて,超柔軟系を提案し,その動力学挙動の解析を行い,またその知見に基づき系の特性を利用して制御を行う方法を提案した.超柔軟系とは,従来の弾性の存在を前提とした柔軟系モデルに対して,弾性をほとんどあるいは全く持たない,ひもや糸,ロープなどのような,より柔軟な系を考えるものである.本研究では受動関節により連結され,根元のみが駆動され得るような多リンク系がその一力学モデルとなることから,多自由関節系モデルとして超柔軟系の動力学解析と制御を行っている.平成12年度においては,周期摂動入力により,系をある平衡点に収束させることができること,およびその性質を用いた形状制御法を提案した.平成13年度においては,さらに重力項も含めた定式化を行い,多自由度にも適用可能な一般式を導出したほか,多自由関節系を重力に抗して任意の方向に動的に安定化する方法を示し,さらにはインピーダンス制御による力制御法を提案した.また応用研究として,メカトロニック人工食道のための咀噛物搬送機構の試作開発を行った.特に食道癌の手術における代替を目的として,食道の蠕動による咀噛物の嚥下機能を代替可能な機構の開発を目指したものである.食道は胸腔内の非常に狭降な空間にある細長い管状臓器であり,周囲に肺・心臓・胃など常に大きな運動を行う臓器が存在することから,機構として非常に柔軟性が高い必要であり,また駆動制御においてはそのような非常に柔軟な機構に対してシンプルでロバストであることが重要である.平成12年度においては,人工食道内外の密閉性を確保できるような駆動機構の設計を行い,咀噛物の搬送に必要な駆動トルクなどを求めるための運動学的・力学的解析を行った.平成13年度においては,その機構のプロトタイプを製作し,実際に人間に適用できる機構を開発するための予備実験を行っている.上述の超柔軟系に対する動力学挙動解析と制御は,そのような機構の制御法の基礎となるものである.

The purpose of this study is to propose a method for the construction of a flexible system, to analyze the dynamics of the ultra-flexible system, and to make use of the knowledge of the characteristics of the basic system. Super soft system, soft system. In this paper, the dynamic analysis and control of a multi-free joint system are studied. Heisei 12 years in the middle, cycle "dynamic force, system, equilibrium point, beam, beam In the 13th year of Heisei, the gravity term was formulated, the general formula of multi-degree of freedom was derived, and the method of stabilizing multi-degree of freedom joint system against gravity in arbitrary direction was proposed. The experimental development of a mouth delivery mechanism for artificial esophagus was carried out. In particular, esophageal cancer surgery is aimed at replacement, esophageal motility, oral swallowing function, replacement of possible mechanisms for development and guidance. The esophagus is very narrow in the thoracic cavity, the slender tubular organ is very narrow in the thoracic cavity, the lung, the heart, the stomach, the large movement organ exists, the mechanism is very flexible, the high flexibility is necessary, the dynamic control is very soft, the mechanism is very soft, the important. In the 12th year of Heisei, the design of the mechanical mechanism to ensure the tightness of the artificial esophagus inside and outside was carried out, and the necessary kinematic and mechanical analysis was carried out. In 2013, the company was established in accordance with the laws of the People's Republic of China. The dynamic analysis and control of the ultra-flexible system mentioned above are the basis of the control method of the mechanism.