SGER: Water Hammer Based Actuation for Application in Endoscopy

SGER:基于水锤的驱动在内窥镜检查中的应用

基本信息

  • 批准号:
    0841483
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2008-09-01 至 2010-02-28
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Distributed actuation and sensing are important tools in the biological arsenal for achieving robust locomotion and manipulation. This proposal investigates a form of distributed actuation based on the "water hammer" effect. Intuitively, this is the transfer of momentum from the moving water to the valve as the valve suddenly closes. This transfer results in three separate effects. The momentum transfer to the valve imparts a push to the robot. The transfer to the hose has not been well studied for compliant hoses,but appears to reduce friction of the tether, temporarily freeing it and propulsing the tether forward. Finally, a travelling pressure wave is established that has not been well studied, either. Preliminary results have shown that the combination of these effects allows a tethered robot to extend its operational sphere well beyond conditions where a conventional tether would fail. The high-risk, high-reward research in this exploratory proposal aims to achieve two goals: demonstrate the effectiveness of water hammer actuation for endoscopic applications and to develop a finite element model of the reverse pressure wave in compliant hoses. This model will lead the way toward harnessing the unexplained phenomena mentioned above, making the general application of these principles more achievable.
分布式驱动和传感是生物武器库中实现鲁棒运动和操纵的重要工具。该提案研究了一种基于“水锤”效应的分布式驱动形式。直观地说,这是当阀门突然关闭时,动量从流动的水转移到阀门。这种转移会产生三种不同的效果。传递到阀门的动量对机器人施加推力。对于柔性软管,尚未充分研究向软管的转移,但似乎可以减少系绳的摩擦,暂时释放系绳并向前推动系绳。最后,建立了一个行进的压力波,还没有得到很好的研究。初步结果表明,这些影响的组合允许绳系机器人扩展其操作范围远远超出了传统系绳会失败的条件。本探索性提案中的高风险、高回报研究旨在实现两个目标:证明水锤驱动在内窥镜应用中的有效性,以及开发柔性软管中反向压力波的有限元模型。这个模型将引导人们利用上面提到的无法解释的现象,使这些原理的普遍应用更容易实现。

项目成果

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