Continuum robot actuation by a single motor per antagonistic tendon pair: workspace and repeatability analysis

Abstract: Continuum robots for application in medicine are of high interest in recent research. However, as most systems in literature show complex and large actuator units, setting up such a system can be time consuming, costly and results in a bulky system, unsuitable for the spatial requirements given in surgical scenarios. In this work, a compact, efficient continuum robotic system is presented. A pair of two antagonistic tendons is controlled by a single servo motor instead of single tendon actuation. This way, the actuator footprint is maintained at a minimum size and the method results in a simpler setup. The resulting 260 mm long robot with 9.9 mm diameter achieves a repeatability with an error of maximum 1.8 % of its length. In future work, this work serves as a basis for integration of various sensing modalities in continuum robots and evaluation of control algorithms.
Kontinuumroboter sind stark im Fokus aktueller medizinrobotischer Forschung. Da die meisten der in der Literatur vorgestellten Systeme jedoch komplexe und große Aktoreinheiten aufweisen, kann das Erstellen eines solchen Systems in aufwendigen, kostenintensiven und sperrigen Aufbauten resultieren, welche ungeeignet für die räumlichen Anforderungen des Einsatzes in medizinischen Szenarien sind. In dieser Arbeit wird ein einfaches, effizientes kontinuumrobotisches System vorgestellt, in welchem ein antagonistisches Paar von Kabelzügen durch einen Servomotor bewegt wird, anstatt jedes Kabel durch einen einzelnen Motor zu treiben. Auf diese Weise kann die Grundfläche der Aktoreinheit klein gehalten werden und die Methode resultiert in einem einfacheren Aufbau. Der resultierende 260 mm lange Roboter mit 9,9 mm Durchmesser erreicht eine Wiederholgenauigkeit von 1,8 % seiner Länge. In zukünftigen Arbeiten dient er als Basis für die Integration von verschiedener Sensormodalitäten in Kontinuumroboter und zur Evaluation von Steueralgorithmen.

Angaben zum Objekt

• Weitere Titel: Kontinuumsroboter-Aktuierung mittels eines Motors pro antagonistischen Kabelpaar. Arbeitsraum- und Wiederholgenauigkeitsanalyse
• Standort: Deutsche Nationalbibliothek Frankfurt am Main
• Umfang: Online-Ressource
• Sprache: Englisch

Verweise und Beziehungen

• Erschienen in: Continuum robot actuation by a single motor per antagonistic tendon pair: workspace and repeatability analysis ; volume:71 ; number:7 ; year:2023 ; pages:528-536 ; extent:9 ; Automatisierungstechnik ; 71, Heft 7 (2023), 528-536 (gesamt 9)

Beteiligte, Orts- und Zeitangaben

• Urheber: Marzi, Christian ; Buck, Felix ; Mathis-Ullrich, Franziska

Weitere Informationen

• DOI: 10.1515/auto-2023-0066
• URN: urn:nbn:de:101:1-2023071714025299364977
• Rechteinformation: Open Access; Der Zugriff auf das Objekt ist unbeschränkt möglich.
• Letzte Aktualisierung: 14.08.2025, 10:54 MESZ