Shape Reconstruction of Extensible Continuum Manipulator Based on Soft Sensors

软机器人 可扩展性 计算机科学 操纵器(设备) 控制工程 机械工程 工程类 人机交互 人工智能 机器人 程序设计语言
作者
Pengyuan Wang,Yaqing Feng,Zheng Zheng,Zhiguang Xing,Jianwen Zhao
出处
期刊:Soft robotics [Mary Ann Liebert, Inc.]
卷期号:11 (6): 994-1007 被引量:4
标识
DOI:10.1089/soro.2023.0094
摘要

Continuum manipulators can improve spatial adaptability and operational flexibility in constrained environments by endowing them with contraction and extension capabilities. There are currently desired requirements to quantify the shape of an extensible continuum manipulator for strengthening its obstacle avoidance capability and end-effector position accuracy. To address these issues, this study proposes a methodology of using silicone rubber strain sensors (SRSS) to estimate the shape of an extensible continuum manipulator. The way is to measure the strain at specific locations on the deformable body of the manipulator, and then reconstruct the shape by integrating the information from all sensors. The slender sensors are fabricated by a rolling process that transforms planar silicone rubber sensors into cylindrical structures. The proprioceptive model relationship between the strain of the sensor and the deformation of the manipulator is established with considering the phenomenon of torsion of the manipulator caused by compression. The physically extensible continuum manipulator equipped with three driving tendons and nine SRSS was designed. Comprehensive evaluations of various motion trajectories indicate that this method can accurately reconstruct the shape of the manipulator, especially under end-effector loads. The experimental results demonstrate that the mean (maximum) absolute position error of the endpoint is 1.61% (3.45%) of the manipulator length.
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