研究内容


手術支援ロボットシステムの制御に関する研究

内視鏡画像,ロボットの位置や力の測定値からスレーブ側ロボット鉗子の作業状態を機械学習で推定し,その結果を用いて自律的に 動作する ロボット鉗子と術者が操作するロボット鉗子が連携して作業を行うことで,作業効率と安全性の向上を目指した制御方法を探求していま す.
また、遠隔操作においてセキュリティ対策を考慮した暗号化制御手法を提案(電気通信大学との共同研究)し, 実際の手術ロボットに実装して検証しています.

Master-slave system
Semi Automation

Takuto Mikada, Takahiro Kanno, Toshihiro Kawase, Tetsuro Miyazaki, and Kenji Kawashima, Suturing support by human cooperative robot control using deep learning, IEEE Access, pp.167739-167746, Vol,8, 2020
 
Mikada Takuto, Takahiro Kanno, Toshihiro Kawase, Tetsuro Miyazaki, Kenji Kawashima, 3D Posture Estimation of Robot Forceps using Endoscope with Convolutional Neural Network, The International Journal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery,16:e2062,2019
 
Kengo Watanabe, Takahiro Kanno, Kazuhisa Ito, Kenji Kawashima, Single Master Dual Slave Surgical Robot with Automated Relay of Suture Needle, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol.65, Issue 8, pp.6343-6351, 2018

空気圧駆動を用いた運動支援システム

身体との親和性が高いソフトアクチュエータとして,空気圧ゴム人工筋を用いた運動支援システムを開発しています. ダイレクトドライブの利点を活かし,身体にセンサを装着せず,アクチュエータ側の制御情報から身体側の動作を推定するアルゴリズムを 提案し,その有効性を実験によって評価しています.

Walking assistive device
Walking assistive device
Toshihiro Tagami, Tetsuro Miyazaki, Toshihiro Kawase, Takahiro Kanno, Kenji Kawashima, Pressure Control of a Pneumatic Artificial Muscle including Pneumatic Circuit Model, IEEE Access, Vol.8, pp.60526-60538, 2020

Tetsuro Miyazaki, Toshihiro Tagami, Daisuke Morisaki, Ryoken Miyazaki, Toshihiro Kawase, Takahiro Kanno, Kenji Kawashima, A Motion Control of Soft Gait Assistive Suit by Gait Phase Detection using Pressure Information, Applied Science, 9(14), 2869, 2019

形態学的計算によるシステムの状態推定

空気圧駆動の医用システムや動作支援システムにおいて, その駆動システムの非線形な分布定数モデルをニューラルネットワークに組み込んだ形態による計算に関する研究を行っています. その計算によって,たとえば歩行支援システムでは歩行状態を推定するアルゴリズムを検討し,推定結果をフィードバック制御に用いるこ とで有効な支援を目指しています.

Walking assistive device
Pneumatic haptic device using bellows

ソフトアクチュエータを用いた医療用デバイスの開発

ソフトアクチュエータを提案試作し、それを空気圧駆動する医療用デバイスの提案・試作とその評価を行っています.

Cornea transplantation device
Pneumatic haptic device using bellows

低侵襲手術用鉗子マニピュレータの開発

人間の生体力学的特性を考慮した,操作しやすい多自由度,多機能かつ細径化を実現した鉗子マニピュレータを設計製作し, その有効性を実験によって明らかにしています.

Hand forceps.jpg
forceps
forceps
bulitinmaster




Taku Iwai, Takahiro Kanno, Tetsuro Miyazaki, Daisuke Haraguchi,    Kenji Kawashima, Pneumatically Driven Surgical Forceps Displaying a Magnified Grasping Torque, The InternationalJournal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery, e2015, 2020
 
Ryoken Miyazaki, Takahiro Kanno, Kenji Kawashima, Pneumatically Driven Surgical Instrument Capable of Estimating Translational Force and Grasping Force, The International Journal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery, Vol.15, Issue 3, e1983, pp.1-9, 2019

Ryoken Miyazaki, Kohei Hirose, Yoshiya Ishikawa, Takahiro Kanno, Kenji Kawashima, A Master-Slave Integrated Surgical Robot with Active Motion Transformation using Wrist Axis, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, Vol.23, Issue 3, pp.1215-1225, 2018

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© 2020 Kawashima Lab., The University of Tokyo