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ハイブリッド最適制御による視触覚を融合した医療メカトロニクス制御系設計の研究
https://doi.org/10.24517/00063073
https://doi.org/10.24517/000630734f81410b-8e31-4a89-80ba-504f84adc120
| 名前 / ファイル | ライセンス | アクション |
|---|---|---|
TE-PR-FUJITA-M-kaken 2008-2p.pdf (120.3 kB)
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.png)
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| Item type | 報告書 / Research Paper(1) | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 公開日 | 2021-10-29 | |||||
| タイトル | ||||||
| タイトル | ハイブリッド最適制御による視触覚を融合した医療メカトロニクス制御系設計の研究 | |||||
| タイトル | ||||||
| タイトル | On the Design of Visual Force Feedback Systems for Medical Mechatronics via Hybrid Optimal Control | |||||
| 言語 | en | |||||
| 言語 | ||||||
| 言語 | jpn | |||||
| 資源タイプ | ||||||
| 資源タイプ識別子 | http://purl.org/coar/resource_type/c_18ws | |||||
| 資源タイプ | research report | |||||
| ID登録 | ||||||
| ID登録 | 10.24517/00063073 | |||||
| ID登録タイプ | JaLC | |||||
| 著者 |
藤田, 政之
× 藤田, 政之 |
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| 提供者所属 | ||||||
| 内容記述タイプ | Other | |||||
| 内容記述 | 金沢大学大学院自然科学研究科 | |||||
| 書誌情報 |
平成18(2006)年度 科学研究費補助金 基盤研究(C) 研究成果報告書概要 en : 2006 Fiscal Year Final Research Report Summary 巻 2004 – 2006, p. 2p., 発行日 2008-05-26 |
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| 抄録 | ||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||
| 内容記述 | 本研究の目的は,低侵襲外科手術用の内視鏡を操作するロボット(腹腔鏡把持ロボット)を,術者の望む視野を自動的に確保するために,ハイブリッド最適制御に基づき高性能化・ロバスト化することにあった.そのためにまず腹腔鏡把持ロボットを視覚フィードバックシステムとして捉えモデリングし,得られた数学モデルに基づき制御系設計のための問題設定を行つた.本研究では特に,最適制御から発展したモデル予測制御を視覚フィードバックシステムに適用した.ロボットマニピュレータのダイナミクスのエネルギー関数に着目し,このエネルギー関数をモデル予測の最適性に用いることにより,システムの高性能化・ロバスト化を達成した.この手法により,視覚フィードバックシステムに対するシステマティックな非線形制御系設計手法を明らかにした. つぎに,内視鏡を操作するロボットに穿刺作業などをサポートするロボットを組み合わせるために,カメラを操作するロボットと作業をおこなうロボットを一つのシステムとして捉えた可動カメラを用いた視覚フィードバックシステムを構成し,制御系を設計した.具体的には,視覚サーボ問題にロボットの追従問題を加えて数学的にモデリングし,得られた数学モデルに基づき,制御系設計のための問題設定をおこなった.そして,システムの有するエネルギー関数を用いて設計をおこなう手法に基づき,作業ロボットと併せた腹腔鏡把持ロボットの視覚フィードバック制御をおこなった.そして,2台のロボットと画像処理装置を組み合わせた動的視覚フィードバックシステムに対して,実際にディジタル制御装置を用いて検証実験をおこない,制御則の有効性の検証をおこなった. さらに,視覚と力・触覚を融合することで視触覚ハイブリッドシステムを構成し,制御系設計法を提案した後にシミュレーションにより有効性の検証をおこなった. 最後に,研究の成果のまとめと発表をおこなった. |
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| 抄録 | ||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||
| 内容記述 | In this research, we consider the design of visual force feedback systems for medical mechatronics via hybrid optimal control. Firstly, the 3-D visual feedback control problem is established as the robot control problem and the estimation problem of the relative rigid body motion from the camera to the target object. For this problem, we propose a receding horizon control law based on optimization for the 3D visual feedback system, a highly nonlinear and relatively fast system. The stability of the receding horizon control scheme is guaranteed by using the cost function derived from an energy function of the visual feedback system. Secondly we propose control of visual feedback systems with a dynamic movable camera configuration. This configuration consists of a robot manipulator and a camera that is attached to the end-effector of another robot manipulator. We have experiments for evaluating the control performance using the dynamic visual feedback system that is constructed from two robot manipulators, a camera and an image processing board with a high-performance DSP and a real-time system. Finally we propose hybrid visual force feedback control that is integrated visual feedback control and force control. Simulation results are shown to verify the stability and performance analysis for the disturbance attenuation problem of the visual force feedback system. |
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| 内容記述 | ||||||
| 内容記述タイプ | Other | |||||
| 内容記述 | 研究課題/領域番号:16560381, 研究期間(年度):2004 – 2006 | |||||
| 内容記述 | ||||||
| 内容記述タイプ | Other | |||||
| 内容記述 | 出典：「ハイブリッド最適制御による視触覚を融合した医療メカトロニクス制御系設計の研究」研究成果報告書 課題番号16560381 （KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/report/KAKENHI-PROJECT-16560381/165603812006kenkyu_seika_hokoku_gaiyo/)を加工して作成 |
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| 著者版フラグ | ||||||
| 出版タイプ | AM | |||||
| 出版タイプResource | http://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aa | |||||
| 関連URI | ||||||
| 識別子タイプ | URI | |||||
| 関連識別子 | https://nrid.nii.ac.jp/ja/search/?kw=90181370 | |||||
| 関連名称 | https://nrid.nii.ac.jp/ja/search/?kw=90181370 | |||||
| 関連URI | ||||||
| 識別子タイプ | URI | |||||
| 関連識別子 | https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-16560381/ | |||||
| 関連名称 | https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-16560381/ | |||||
| 関連URI | ||||||
| 識別子タイプ | URI | |||||
| 関連識別子 | https://kaken.nii.ac.jp/ja/report/KAKENHI-PROJECT-16560381/165603812006kenkyu_seika_hokoku_gaiyo/ | |||||
| 関連名称 | https://kaken.nii.ac.jp/ja/report/KAKENHI-PROJECT-16560381/165603812006kenkyu_seika_hokoku_gaiyo/ | |||||
