同心円状ロボットの速いねじれに準拠した運動学モデル

同心円状のロボットは、ロボット支援経皮的介入のための重要な外科的ツールになる可能性があります。彼らは、小さな制約された環境で器用な操作を提供することができます。同心円状のロボットの運動モデルは、精度の点で十分に開発されていますが、計算コストはリアルタイムの実装に制限を設けています。この論文では、結果の精度を犠牲にすることなく制御戦略を開発するというコンテキストで、同心管ロボットの運動学を評価するための計算効率を大幅に改善する新しい手法を提案します。この論文では、グローバル変数を使用して、ねじれに準拠した運動モデルを開発します。このモデルは、実験セットアップから直接得られたものとベースに力/トルクセンサーがマウントされた同心管ロボットの実験的セットアップに対応する運動モデルを計算することにより得られた結果を比較することにより検証されます。結果は、位置/力制御ループを1 kHzの速度で実装できるように、同心円管ロボットの運動学を計算できることを示しています。

Concentric-tube robots have the potential to become an important surgical tool for robot-assisted percutaneous interventions. They can provide dexterous operation in a small constrained environment. The kinematic model of a concentric-tube robot has been well developed in terms of accuracy, but the computational cost places limitations on real-time implementation. In this paper, we propose a new technique that will substantially improve the computational efficiency of evaluating the kinematics of a concentric-tube robot in the context of developing a control strategy without sacrificing the accuracy of the results. In this paper we develop a torsionally compliant kinematic model using global variables. The model is validated by comparing the results obtained by computing the kinematic model corresponding to an experimental setup of a concentric-tube robot to which a force/torque sensor has been mounted at its base with those obtained directly from the experimental setup. The results indicate that it is feasible to compute the kinematics of the concentric-tube robot fast enough to allow the position/force control loop to be implemented at a rate of 1 kHz.