Enhancing Surgical Robotics: A Dynamic Model and Optimized Control Strategy for Cable-Driven Continuum Robots

机器人学 人工智能 机器人 可解释性 控制工程 扭矩 计算机科学 稳健性(进化) 超调(微波通信) 计算 控制理论(社会学) 工程类 控制(管理) 算法 物理 生物化学 电信 热力学 基因 化学
作者
Abdelhamid Ghoul,Selman Djeffal,Hao Wang,Kamel Kara,Mohamed Laid Hadjili
出处
期刊:Journal of Mechanisms and Robotics [ASM International]
卷期号:: 1-33 被引量:3
标识
DOI:10.1115/1.4065698
摘要

Abstract This paper tackles the challenges encountered in surgical continuum robotics by introducing a dynamic model tailored for a cable-driven continuum robot. The intricacies of dynamic modeling and control frequently lead to suboptimal outcomes. Prior studies have often lacked comprehensive descriptions of individual robot component movements, thereby impeding control processes, especially in the presence of external disturbances. Although machine learning-based models show promise across different domains, they face hurdles in continuum robotics due to the complexity of the systems involved. Traditional mathematical models, in contrast, offer explicit equations, providing better interpretability, unlike machine learning models that may struggle with generalization, especially in highly nonlinear systems like continuum robots. The developed model adeptly captures the kinematic and dynamic constraints of various robot segments, serving as the foundation for a robust optimized control strategy. This strategy, which integrates computed torque control and particle swarm optimization (PSO-CTC), enables real-time computation of joint torques based on feedback, ensuring precise and stable task execution even amidst external perturbations. Comparative analysis with an optimized proportional integral derivative (OPID) controller unequivocally demonstrates the superiority of the optimized computed torque controller (OCTC) in settling time, overshoot, and robustness against disturbances. This advancement represents a noteworthy contribution to robotics, with the potential to significantly enhance continuum robot performance in surgical and inspection applications, thereby fostering innovative advancements across various fields.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
大卓娅发布了新的文献求助20
1秒前
领导范儿应助姜姜采纳,获得10
1秒前
xuqiansd发布了新的文献求助10
1秒前
签儿儿儿完成签到 ,获得积分10
1秒前
2秒前
Owen应助麦克尔采纳,获得10
2秒前
GONGLI发布了新的文献求助10
2秒前
化学发布了新的文献求助10
3秒前
爱笑舞蹈完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
ww完成签到 ,获得积分10
5秒前
6秒前
Hello应助SUE采纳,获得10
6秒前
6秒前
6秒前
小李发布了新的文献求助10
6秒前
azuzuzu完成签到,获得积分10
6秒前
gi发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
7秒前
四声发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
傲娇的微笑完成签到,获得积分10
8秒前
honey完成签到 ,获得积分10
8秒前
执着子骞完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
笨人新手发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
一禾发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
YY发布了新的文献求助10
12秒前
大个应助GONGLI采纳,获得10
12秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
987完成签到 ,获得积分10
13秒前
拾陆完成签到,获得积分10
13秒前
毛毛雨完成签到 ,获得积分20
13秒前
yearluren完成签到,获得积分10
14秒前
李波发布了新的文献求助10
14秒前
15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
Einführung in die Rechtsphilosophie und Rechtstheorie der Gegenwart 1500
NMR in Plants and Soils: New Developments in Time-domain NMR and Imaging 600
Electrochemistry: Volume 17 600
La cage des méridiens. La littérature et l’art contemporain face à la globalisation 577
Practical Invisalign Mechanics: Crowding 500
Practical Invisalign Mechanics: Deep Bite and Class II Correction 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4954783
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4217083
关于积分的说明 13122349
捐赠科研通 3999304
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2188752
邀请新用户注册赠送积分活动 1203861
关于科研通互助平台的介绍 1116143