Impact of Generic Tendon Routing on Tension Loss of Tendon-Driven Continuum Manipulators with Planar Deformation.
Impact of Generic Tendon Routing on Tension Loss of Tendon-Driven Continuum Manipulators with Planar Deformation.
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DOI：
10.1109/lra.2022.3147903
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发表时间：
2022-04
影响因子：
5.2
通讯作者：
Alambeigi, Farshid
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Liu, Yang;Alambeigi, Farshid
关键词：
我们提出了一种新的物理直观的数学公式来研究全约束通用肌腱路由（GTR）对变曲率肌腱驱动连续机械臂（TD-CM）的张力损失和变形行为之间的相关性的影响。所提出的模型可以解释沿GTR路径的分布摩擦力/力矩，这些摩擦力/力矩在以前的方法中通常被忽略（例如，众所周知的无摩擦coserat棒模型）。首次使用三个物理直观的通用函数来表示GTR上的内部分布力。仅依靠已知的驱动输入，所提出的数学公式还可以解决TD-CMs的GTR、内部分布力、张力损失和变形行为之间纠缠和未知的相关性。为了评估所提出的方法的性能，我们使用八种不同的GTR路径进行了各种模拟研究。此外，我们制作了两种不同类型的TD-CMs，具有不同的gtr，以实验评估所提出的数学框架的功效和性能。结果表明，所提出的模型可以成功和准确地（即约<10%的误差）捕获完全约束gtr上的大量张力损失（例如约<50%）的趋势，这揭示了在建模这些TD-CMs时考虑张力损失的重要性。
We present a novel physically-intuitive mathematical formulation to investigate the effects of a fully-constrained generic tendon routing (GTR) on the correlation between tension loss and deformation behavior of a variable-curvature tendon-driven continuum manipulator (TD-CM). The proposed model can account for distributed friction forces/moments along a GTR path that have been typically ignored in the previous approaches (e.g., the well-known frictionless Cosserat rod model). For the first time, the internal distributed forces on a GTR are expressed using three physically-intuitive generic functions. Solely relying on the known actuation input(s), the proposed mathematical formulation can also solve the entangled and unknown correlation between GTR, internal distributed forces, tension loss and deformation behavior of TD-CMs. To evaluate the performance of the proposed approach, we performed various simulation studies using eight different GTR paths. Additionally, we fabricated two different types of TD-CMs with different GTRs to experimentally evaluate the efficacy and performance of the proposed mathematical framework. The results demonstrate the proposed model can successfully and accurately (i.e., about <10% error) capture the trends of substantial tension loss (e.g., about <50%) on fully constrained GTRs, which reveals the importance of considering tension loss in modeling these TD-CMs.
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DOI：
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3
作者：
Kato T;Okumura I;Kose H;Takagi K;Hata N
通讯作者：
Hata N
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Sun, Zhenglong;Wang, Zheng;Phee, Soo Jay
通讯作者：
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2019-03
期刊：
IEEE transactions on medical robotics and bionics
影响因子：
--
作者：
Alambeigi F;Bakhtiarinejad M;Sefati S;Hegeman R;Iordachita I;Khanuja H;Armand M
通讯作者：
Armand M
DOI：
10.1146/annurev-control-060117-104956
发表时间：
2018-01-01
期刊：
ANNUAL REVIEW OF CONTROL, ROBOTICS, AND AUTONOMOUS SYSTEMS, VOL 1
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--
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通讯作者：
Wang, Long
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6.4
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Desai, Jaydev P.