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

基本信息

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

项目摘要

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。

今年，我们试图将建议的可变弹性对象作为医生的触诊模拟器。具体而言，首先是使用3D图形软件设计的乳房形状，然后使用3D加工机进行切割。它通过力传感器安装在气动平行操纵器上。接下来，考虑了形状模型表面上的接触点检测的性能。作为检测接触点的方法，我们提出了一种基于力信息和CAD数据（DXF数据）的算法来检测乳房形状模型的接触点。确认了该方法的有效性后，发现检测准确性约为2 mm，几乎可以实时检测到接触点。接下来，为了达到特定的肿块性能，首先购买了市售的触诊模拟器，并测量了肿块面积的机械性能（机械阻抗特性）。在操纵器部分中形成了合规性控制系统，作为用于将肿块的混凝土力传感特性呈现给手指的基本力表现函数。该控制系统采用基于位置的合规性控制系统，该系统允许在没有施加力时执行正常位置控制。肿块的混凝土形状被制成球，因为它很简单。我们提出了一种算法，该算法根据手指和肿块的相对位置（球体）提出了肿块的力特性。具体而言，虚拟弹性属性设置为肿块表面的正常和切向方向，当手指与肿块接触时，根据当前力量向量计算虚拟目标位置。这是通过内部位置控制系统实现的，并且实现了虚拟弹性属性。实验证实，球的表面是通过力意义上的变化可靠地识别的。另外，已经实施了一种方法来交互改变肿块的位置，大小和弹性特性。从上面可以证实，所提出的设备可用作触诊模拟器。

项目成果

期刊论文数量（1）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Development of Palpation Simulator Using Pneumatic Parallel Manipulator

气动并联机械手触诊模拟器的研制

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Proc.of the 6th JFPS International Symposium on Fluid Power 2005, pp.220-225
影响因子：
0
作者：
Masahiro Takaiwa;Toshiro Noritsugu
通讯作者：
Toshiro Noritsugu