空気式パラレルマニピュレータを用いた弾性可変対象物の構築に関する研究

气动并联机械手构造弹性可变物体的研究

• 批准号: 16760202
• 负责人: 高岩 昌弘
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16760202/
• 关键词: 触診シミュレータ; 空気圧アクチュエータ; パラレルマニピュレータ; コンプライアンス制御; 接触点検出; 空気式パラレルマニピュレータ

本年度は提案する可変弾性対象物を医師の乳ガン触診シミュレータとして応用することを試みた。具体的には、まず、3次元グラフィックソフトを用いて乳房の形状設計を行い、3次元加工機により切削加工した。これを空気式パラレルマニピュレータ上に力センサを介して装着した。次に、形状モデル表面上の接触点検出性能について考察した。接触点検出方法として、力覚情報と乳房形状モデルのCADデータ(DXFデータ)に基づいて接触点を検出するアルゴリズムを提案した。本手法の有効性を確認した結果、検出精度は最大約2mmであり、ほぼリアルタイムに接触点を検出できることがわかった。次に具体的なしこり特性を実現するため、まず市販の触診シミュレータを購入し、そのしこり部の力学特性(機械インピーダンス特性)を測定した。具体的なしこりの力覚特性を指に呈示するための基本的な力覚呈示機能として、マニピュレータ部にコンプライアンス制御系を構成した。本制御系では力が印加されないときは通常の位置制御を実行できる位置ベース型のコンプライアンス制御系を採用した。具体的なしこりの形状は簡単のため球とした。そして、指の空間位置としこり(球)との相対的な位置関係に基づいて、しこりの力覚特性を呈示するアルゴリズムを提案した。具体的にはしこり部表面の法線方向と接線方向に仮想的な弾性特性を設定し、指がしこり部と接触している場合に現在の力ベクトルに基づいて仮想的な目標位置を計算する。これを内部の位置制御系により実現することで設定した仮想弾性特性を実現する。実験より、力覚の変化を介して球の表面を確実に認識することが確認された。また、しこりの位置、大きさ、弾性特性を対話的に変更する手法を実装した。以上より、提案する装置は触診シミュレータとして有用であることが確認された。

This year's proposal is for a doctor to examine the patient's condition. The specific design of breast shape is carried out by 3D machining machine. The air conditioning system Contact point detection performance on the surface of the second, shape and surface is investigated. Contact point detection method, force information, breast shape, CAD data (DXF data), and contact point detection method are proposed. This method has the ability to confirm the results, detection accuracy is the closest to 2 mm, and the contact point is detected. The mechanical properties of the second part were measured. Specific force characteristics are indicated by the basic force display function and the control system is composed of the force display part and the control part. This control system is used to control the normal position of the machine. The specific shape of the ball is simple. The spatial position of the finger and the relative positional relationship between the finger and the ball are shown in the table below. The specific normal direction of the surface of the part and the connection direction are set, and the force of the part in contact with the part is calculated. The internal position control system is implemented to set the desired performance characteristics. The surface of the ball is recognized by the force of the ball. The location, size and characteristics of the product are described in detail below. The above proposal is not valid.

项目成果

Development of Palpation Simulator Using Pneumatic Parallel Manipulator

气动并联机械手触诊模拟器的研制

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proc.of the 6th JFPS International Symposium on Fluid Power 2005, pp.220-225
• 作者: Masahiro Takaiwa;Toshiro Noritsugu
• 通讯作者: Toshiro Noritsugu