ロボットの協調動作による超音波検査者の疲労軽減のためのプローブ操作支援システムの開発

摘要

ところでロボットが操作者の直接的な操作に協調して追従するための制御方法として，これまでに様々な研究が行われている．物体の搬送作業におけるパワーアシストシステムやリハビリへの応用，人間とロボットによる協調搬送作業等が行われた．また力の伝達調整により，人間の力情報からロボットを協調させて制御する機構の開発も行われた．このようなロボットの協調動作を超音波検査ロボットで実現するためには，検者がロボットに固定されたプローブに加える力·モーメントの検出と，それに対するロボットの反応動作だけではなく，プローブ自体の自重補償と，体表面に接触した後は体動への追従，断層像維持を行う制御システムが必要になる．しかし過去に開発されたプローブ操作補助機構では，特殊な状況での使用を想定しており，現状の一般的な超音波検査との融合は考えられていなかった．そこで我々は前述の超音波検査支援ロボットに対してコンプライアンス制御を適用し，上記の目的を満たすシステムの開発を行った．本論文では動作実験から決定した最適制御パラメータを基に，ロボットによるプローブの姿勢維持，空中·体表面上でのプローブ協調動作，および断層像の自動取得のための方法と，患者役ボランティアおよび超音波検査技師の協力の下行ったシステムの検証実験について報告する．