腹腔鏡下手術支援用器械出しナースロボットの開発

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SNR3号機の設計・開発昨年度までに開発したSNR2号機の動作検証を元に,より円滑な器具の提供を目指して,新たにSNR3号機を設計した.本ロボットは器具が整頓保持されているツールチェンジャと,器具を差し出すアームが一体化したコンパクト設計である.1)アームの設計・開発今回開発したアームは,執刀医が次に使用する器具をトロカールカニューレ入口にあわせることで,5mmというカニューレ内に器具を挿入する手間のかかる作業を支援する役割をなす.これにより手術の進行がよりスムーズに行われることが期待される.アームは全6自由度を有しているが,この内,器具先端の位置決めに使用されているのは4自由度であり,容易な制御方式を可能としている.材料面からの工夫として,アームのメインシャフトとなる材料にはステンレスではなく,軽量なカーボンを使用することで駆動用アクチュエータの大型化を防ぎ,アーム全体がコンパクトになるようにした.また,着脱されるアームには清潔性を考慮し,オイルベアリング,ギヤ等のパーツは用いず,すべて無給油のパーツで構成されている.2)アームの制御今回開発したSNR3号機は前述のとおり,患者の腹部に取付けられているトロカールカニューレ入口への器具先端位置合わせを支援する.しかしながらカニューレの3次元座標は,ベッドの昇降・傾斜角度,患者の体内状況の変化により,常に異なる位置をとる.そのためある特定の座標に位置合わせをするといったオープンループ制御は適さない.そこで3次元位置計測装置として,Micron Tracker2を用いたフィードバック制御を試みた.計測用マーカはカニューレ入口,アーム,器具,そしてロボット本体に計4個設置している.これによりアームは器具を差し出す度に変化するカニューレ入口に対して器具先端を合わせ,器具挿入を支援する.現在精度向上に向けた改良を行っている.