要約
柔らかい連続体マニピュレータは、構造化されていない狭い空間での優れたコンプライアンスと操作性を特徴とするため、実際の用途では、低い剛性と限られた器用さの 2 つの明らかな欠点があります。
この問題に対処するために、高剛性の新しい非対称同軸拮抗管状ロボット (CATR) アームが提案されています。このアームでは、2 つの非対称パターンの金属管が 180{\deg} のシフト角と 180°の軸方向の作動力で先端に固定されています。
もう一方の端はチューブを変形させます。
繊細に設計され最適化された操縦可能なセクションと完全に準拠したセクションにより、ソフト マニピュレーターの高い操作性と剛性が実現します。
単一セグメントの基本的な運動静力学モデルは幾何学的および静力学に基づいて確立されており、制約付き最適化アルゴリズムにより、特定の目的のタスク構成に対する作動入力の発見が促進されます。
また、チューブ表面に刻まれたスリットは、曲げ角度と剛性を考慮した独自の設計理論を構築。
実験により、提案されたロボットアームが器用であり、同じサイズの連続ロボットと比較して剛性が高いことが実証されました。
さらに、実験は低侵襲手術の可能性も示しています。
要約(オリジナル)
As soft continuum manipulators characterize terrific compliance and maneuverability in narrow unstructured space, low stiffness and limited dexterity are two obvious shortcomings in practical applications. To address the issues, a novel asymmetric coaxial antagonistic tubular robot (CATR) arm with high stiffness has been proposed, where two asymmetrically patterned metal tubes were fixed at the tip end with a shift angle of 180{\deg} and axial actuation force at the other end deforms the tube. Delicately designed and optimized steerable section and fully compliant section enable the soft manipulator high dexterity and stiffness. The basic kinetostatics model of a single segment was established on the basis of geometric and statics, and constrained optimization algorithm promotes finding the actuation inputs for a given desired task configuration. In addition, we have specifically built the design theory for the slits patterned on the tube surface, taking both bending angle and stiffness into account. Experiments demonstrate that the proposed robot arm is dexterous and has greater stiffness compared with same-size continuum robots. Furthermore, experiments also showcase the potential in minimally invasive surgery.
arxiv情報
| 著者 | Qingxiang Zhao,Runfeng Zhu,Xin Zhong,Baitao Lin,Xiandi Wang,Xilong Hou,Jian Hu,Kang Li |
| 発行日 | 2024-12-25 11:37:43+00:00 |
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