Development of a Minimally Invasive Surgical Robot Using Self-Helix Twisted Artificial Muscles

弹道 运动学 控制理论(社会学) 弯曲 机器人 跟踪误差 计算机科学 模拟 工程类 人工智能 物理 结构工程 控制(管理) 经典力学 天文
作者
Shuyun Jiang,Dejian Zhou,Yingxiang Liu,Jie Deng,Shijing Zhang
出处
期刊:IEEE Transactions on Industrial Electronics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:71 (2): 1779-1789 被引量:2
标识
DOI:10.1109/tie.2023.3257374
摘要

In the field of surgery, minimally invasive surgical robots (MISRs) have emerged as the persistent pursuit of physicians to minimize harm and perform precise surgery. The structure of newly proposed MISRs tends to change form rigid to flexible, which poses a challenge to precise control. In this work, a MISR actuated by self-helix twisted artificial muscles (SHTAMs) with large bending angle and high precision is developed. The configuration and operation principle of the MISR are illustrated. Then, the physical model of SHTAM and the kinematics model of the end effector are established. The contraction ratio of SHTAM reaches 27.5%, and the output force is 5424.2 mN. Besides, the maximum bending angle (about 92°) of MISR is measured to verify the kinematic analysis. Moreover, in the point positioning control experiments, the steady-state error is less than 0.11°. Subsequently, the trajectory tracking tests on sinusoidal trajectories with different frequencies and amplitudes are carried out, and the circular trajectory tracking experiment is also performed with a maximum error of 1.8° in cold gel environment. The experimental results indicate that the proposed MISR has a large bending angle and can achieve accurate trajectory control, which exhibits excellent prospect in precision minimally invasive surgery.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
薯条发布了新的文献求助10
刚刚
木子发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
典雅的丹寒完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
serein完成签到,获得积分10
3秒前
小资发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
meww完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
如意小兔子应助Apricity采纳,获得10
7秒前
风起时发布了新的文献求助10
7秒前
姆姆没买发布了新的文献求助10
8秒前
DODO完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
joleisalau发布了新的文献求助10
12秒前
十月发布了新的文献求助10
14秒前
XU2025完成签到 ,获得积分10
14秒前
迷路行天完成签到,获得积分20
16秒前
16秒前
忧虑的代容完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
Captain发布了新的文献求助10
21秒前
22秒前
22秒前
YangHuilin完成签到 ,获得积分10
23秒前
人人人完成签到,获得积分10
24秒前
薯条完成签到,获得积分10
26秒前
脑洞疼应助学术老玩家采纳,获得10
26秒前
ztttin发布了新的文献求助10
26秒前
w__k完成签到 ,获得积分10
27秒前
min发布了新的文献求助10
28秒前
29秒前
美好向日葵完成签到,获得积分10
31秒前
34秒前
rocio应助威武凡柔采纳,获得10
34秒前
椰子完成签到,获得积分10
36秒前
酷炫不斜完成签到 ,获得积分10
38秒前
40秒前
40秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
PowerCascade: A Synthetic Dataset for Cascading Failure Analysis in Power Systems 2000
Picture this! Including first nations fiction picture books in school library collections 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Unlocking Chemical Thinking: Reimagining Chemistry Teaching and Learning 555
Photodetectors: From Ultraviolet to Infrared 500
信任代码:AI 时代的传播重构 450
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6356485
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8171266
关于积分的说明 17203854
捐赠科研通 5412326
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2864583
邀请新用户注册赠送积分活动 1842098
关于科研通互助平台的介绍 1690360