ドーム型遠隔外科手術システムの試作開発

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本研究では,マスタスレーブシステムを用いて,遠隔微細作業を支援するシステムの開発を目的とし,人間の自然な作業動作に則した新しい操作環境の実現を目指した.特に,視覚系と力覚系の一致を強く意識し,リラックスした通常の作業感覚で,さらに複雑で高度な微細作業が行える支援システムの開発を進めた.また,仮想世界に完全に入り込んでしまう「没入型」のシステムに対して,実世界の一部に仮想世界を提示する「開放型」のシステムを採用した.提案したシステムは,適当な大きさの半球ドーム状のディスプレイ(マイクロドームと呼ぶ)内にマイクロな作業環境を拡大再現する.操作者には,ウィンドウを開いてステレオ視による立体画像を提示する.ドーム型ディスプレイを用いることにより,連続的な表示面を確保でき,操作者の視線に追従し,CCDカメラおよびウィンドウが動かせる.また,共同作業のスタイルをとる場合は,サイズアップしたマイクロドームに複数のウィンドウを開くことができる.操作系としては,パラレルメカニズム型のマスタスレーブシステムを開発した.試作した背面投射型マイクロドームでは,コンパクトな液晶プロジェクタによる背面投射を行った.また,2台の液晶プロジェクタとメカニカルシャッタの組合せで,時分割方式の立体視の実現を図った.映像入力に関しては,スレーブ側のCCDカメラ(2台)の映像を,2分割表示装置を介して,一つの信号にまとめGWSに取り込む.GWS内では,OpenGLのテクスチャと互換性を持つ形式でストアし,描画処理において簡素化・高速化を図った.一方,映像出力に関しては,左右眼関係式に基づいて,ポリゴンの左右のウィンドウを左右別々の領域に描画し,左右のライブ映像をマッピングすることで立体視用の映像を生成した.