協調型手術ロボットにおける操作インターフェース

多自由度術具を操作する適応型ハイブリッドインタフェース

多自由度手術ロボットを操作する力ベースと位置ベースの適応型ハイブリッド・インターフェースを提案している。この適応型ハイブリッド・インタフェースは、ロボットの粗動用に力ベースのインターフェースを、精動用に多関節インターフェースを状況に応じて選択可能である。また、力ベースインターフェースでは、アドミタンスロボット制御の入力として6自由度力/トルクセンサを利用し、多関節インターフェースは、6自由度のシリアルリンクインターフェースとグリッパーから構成される。このハイブリッドインターフェースは、鼻内手術のような幾何拘束のある環境での使用を想定している。

幾何拘束を満たしながら免荷する術具操作機構

この研究では、幾何拘束条件を満たしながら精密な術具操作のために受動的な機構を開発しました。シンプルさ、安全性、コンプライアンスといったパッシブメカニズムの利点を活用し、多様な手術シナリオにおける手術ツールの正確かつ直感的な操作を可能にしています。

経鼻手術のための手術支援ロボット

本研究では、鼻腔内手術における縫合を支援するロボットのオンライン軌道生成法を提案しました。逐次的凸最適化手法を用いて、縫合針の深さ方向の挿入量、針の曲率、針の出入り口などの要件を満たす軌道を生成します。

Publications

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  A. Journal Article (2)
Optimization-Based Constrained Trajectory Generation for Robot-Assisted Stitching in Endonasal Surgery. Colan, J.; Nakanishi, J.; Aoyama, T.; and Hasegawa, Y. Robotics, 10(1): 27. Feb 2021.
Optimization-Based Constrained Trajectory Generation for Robot-Assisted Stitching in Endonasal Surgery [link]Paper   doi   link   bibtex   4 downloads  
A Cooperative Human-Robot Interface for Constrained Manipulation in Robot-Assisted Endonasal Surgery. Colan, J.; Nakanishi, J.; Aoyama, T.; and Hasegawa, Y. Applied Sciences, 10(14): 4809. Jul 2020.
A Cooperative Human-Robot Interface for Constrained Manipulation in Robot-Assisted Endonasal Surgery [link]Paper   doi   link   bibtex   1 download  
  B. Invited Journal Paper (1)
スマートアーム (Smart-Arm: User Interface). Hasegawa, Y.; Colan, J.; Uozumi, D.; Aoyama, T.; and Nakanishi, J. システム/制御/情報 (Systems, Control and Information), 63(10): 424–430. 2019.
スマートアーム (Smart-Arm: User Interface) [link]Paper   doi   link   bibtex   1 download  
  C. International Conference (3)
Usability Study on Hands-on User Interface for Neurosurgical Articulated Forceps: Joystick and Serial link based Design. Uozumi, D.; Colan, J.; Nakanishi, J.; Aoyama, T.; and Hasegawa, Y. In 2019 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS), 2019. Best Paper Award
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Development of a Precision-grip based Interface for 4-DoF Articulated Forceps. Ohara, K.; Colan, J.; Uozumi, D.; Aoyama, T.; Nakanishi, J.; and Hasegawa, Y. In 2018 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS), pages 1–4, 2018.
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A concept of a user interface capable of intuitive operation of 4-DoF articulated forceps. Colan, J.; Nakanishi, J.; Ohara, K.; Aoyama, T.; and Hasegawa, Y. In 2017 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS), pages 1-3, 2017.
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  D. Domestic Conference (5)
鉗子軸把持を基本とした示指による直感的鉗子先端姿勢操作インターフェースの提案 (Proposal of an intuitive forceps tip posture operation interface based on forceps axis grasping by pointing). Uozumi, D.; Colan, J.; Hasegawa, Y.; Aoyama, T.; and Nakanishi, J. In The Proceedings of JSME Annual Conference on Robotics and Mechatronics (Robomec), volume 2020, pages 2P2–F13, 2020.
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鉗子直接操作機構と鉗子先端屈曲の同時操作を可能とする手の動きを活用した操作インターフェースの開発 (Development of an interface that utilizes hand movements to enable simultaneous operation of the forceps opening and bending). Uozumi, D.; Ohara, K.; Colan, J.; Aoyama, T.; Nakanishi, J.; and Hasegawa, Y. In The Proceedings of JSME Annual Conference on Robotics and Mechatronics (Robomec), volume 2019, pages 2P2–R02, 2019.
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多自由度能動鉗子用ピンチ操作型インターフェースの試作 (Prototype of a pinch operation type interface for multi-degree of freedom forceps). Ohara, K.; Colan, J.; Uozumi, D.; Aoyama, T.; Nakanishi, J.; and Hasegawa, Y. In 36th Annual Conference of The Robotics Society of Japan, 2018.
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A Preliminary Study on Cooperative Force Control based Guidance for Accurate Pre-insertion Positioning of Surgical Instruments. Colan, J.; Sato, Y.; Nakanishi, J.; and Hasegawa, Y. In The Proceedings of JSME Annual Conference on Robotics and Mechatronics (Robomec), volume 2017, pages 2A1–O10, 2017.
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多自由度鉗子の直感的操作可能なユーザーインタフェースの設計・試作 (Design and Prototype of an Intuitive User Interface for Forceps with Multi-Degrees of Freedom). Sato, Y.; Colan, J.; Nakanishi, J.; and Hasegawa, Y. In SICE System Integration Division Annual Conference, pages 352–353, 2016. Best Presentation Award
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