靱帯損傷診断ロボットのコンプライアンス制御

韧带损伤诊断机器人的顺应控制

基本信息

批准号：
01570847
负责人：
山本真
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Kitasato University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1989
资助国家：
日本
起止时间：
1989 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01570847/
关键词：
靱帯損傷自動診断ロボットコンプライアンス制御 6軸力センサ-

项目摘要

本研究は、従来徒手で行われてきた動揺性検査の装置としてロボットア-ムを導入した靱帯損傷診断自動システムの開発研究の中核をなすものであった。ロボットを導入する際に第一に解決しなければならない問題はロボットの誤動作による事故を防ぐための安全設計である。そのためには、機械的、電気的な安全装置とともに、センサ-の信号によるフィ-ドバック制御が必要である。また、医師の徒手による場合と同様の「手探り」状態が必要であり、やはりセンサ-信号によるフィ-ドバック制御が必要となる。こうした柔軟性をロボットに与える制御方法を一般にコンプライアンス制御と呼んでいる。コンプライアンス制御のためには、荷重センサ-の性能の向上、およびソフトウェアの開発が必要である。本研究では、既設のロボットに本予算で購入した6軸力荷重センサを組み込み、同じく本予算で購入したマイクロコンピュ-タ-に接続して、これらの問題解決のためのコンプライアンス制御を目指した。1.既設のロボットのア-ム部に、新規設計製作した脛骨の固定器具を組み込んだ。2.屍体より採取した膝調節を実験台に固定し、膝関節の動揺性試験を行った。前後方向、内外反方向それぞれについてあらかじめ設定した運動をロボットア-ムにより構成し、そのときの運動方向以外の方向に生じる荷重およびモ-メントの大きさを、6軸力荷重センサ-によりモニタ-した。3.モニタ-した信号を基にロボットが運動方向を自動的に変化させるようにマイクロコンピュ-タ-のソフトウェアを改変した。4.コンプライアンス制御の実現のため、ロボットに異常動作を与え、それが修正されるようなソフトウェアを開発した。5.正常ヒト膝関節による予備実験を行った。コンプライアンス制御によりロボットの運動がスム-ズに行われていることを総合的に評価した。

这项研究构成了韧带损伤自动诊断系统研发的核心，该系统采用机械臂作为测试韧带损伤的设备，而传统上该系统是手动完成的。引进机器人首先要解决的问题是安全设计，防止机器人故障造成事故。为此，需要机械和电气安全装置以及使用传感器信号的反馈控制。另外，它需要类似于医生手动使用的“摸索”状态，并且还需要基于传感器信号的反馈控制。赋予机器人这种灵活性的控制方法通常称为顺应控制。对于合规性控制，需要提高负载传感器的性能并开发软件。在这项研究中，我们将用这笔预算购买的六轴力载荷传感器安装到现有的机器人中，将其连接到同样用此预算购买的微型计算机，并旨在进行柔顺控制来解决这些问题。 1.将新设计和制造的胫骨固定装置集成到现有机器人的手臂中。 2.将从尸体上取下的膝关节固定在实验台上，测试膝关节的稳定性。机器人手臂在前后方向和内翻方向上进行预设的运动，并且在运动方向以外的方向上产生的负载和力矩的大小由6轴力负载传感器监测。 3.修改微电脑软件，使机器人根据监测信号自动改变运动方向。 4.为了实现合规控制，我们开发了导致机器人异常动作并纠正的软件。 5.利用正常人体膝关节进行初步实验。通过柔顺控制对机器人的平稳运动进行了综合评价。