The Piecewise Constant Curvature Model for the Forward and Inverse Kinematics of Continuum Robot Based on Lie Theory

分段 运动学 反向动力学 常曲率 曲率 雅可比矩阵与行列式 机器人运动学 机器人 运动学方程 数学 计算机科学 经典力学 应用数学 数学分析 物理 几何学 人工智能 移动机器人
作者
Siyuan Lin,Yida Wang,Aoqi Li,Wenbin Chen
标识
DOI:10.1109/icarm58088.2023.10218826
摘要

Continuum robots have received much attention because of their high degree of flexibility. For modeling the kinematics of continuum robots, the piecewise constant curvature model is widely used, but it has several drawbacks. Firstly, the forward kinematics calculation has high computational complexity. Secondly, the numerical solution of the inverse kinematic Jacobian matrix is difficult to describe for multi-segments continuum robots. And thirdly, the model does not take the case of torsion into account. To address the above issues, this paper proposes a piecewise constant curvature kinematic model based on Lie theory that can describe the forward and inverse kinematics of continuum robots in a more simplified form, and some simulations are performed to validate the proposed model and the simulated results show the effectiveness of the model.

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