Een overzichtsartikel van wetenschappers van de Zhejiang University vatte de ontwikkeling van continuümrobots samen vanuit de aspecten ontwerp, bediening, modellering en controle. De nieuwe review paper, gepubliceerd op 26 juli in het tijdschrift Cyborg and Bionic Systems , gaf een overzicht van de klassieke en geavanceerde technologieën van continuümrobots, samen met enkele vooruitzichten die dringend moeten worden opgelost.

"Sommige kleinschalige continuümrobots met nieuwe bedieningsmethoden worden op grote schaal onderzocht op het gebied van interventionele chirurgische behandeling of endoscopie, maar de karakterisering van mechanische eigenschappen ervan is nog steeds een ander probleem", verklaarde studieauteur Haojian Lu, een professor aan de Universiteit van Zhejiang.

Om de miniaturisering van continuümrobots te realiseren, zijn veel geavanceerde materialen ontwikkeld en gebruikt om de aansturing van robots te realiseren, met unieke voordelen. De continuümrobots ingebed met micromagneet of gemaakt van ferromagnetisch composietmateriaal hebben een nauwkeurig stuurvermogen onder een extern bestuurbaar magnetisch veld; Magnetisch zachte continuümrobots kunnen daarentegen kleine diameters bereiken, tot op micronschaal, wat hun vermogen garandeert om gerichte therapie uit te voeren in bronchiën of in cerebrale vaten.

Het is echter moeilijk voor magnetisch zachte continuümrobots om de stabiliteit te behouden onder externe krachten, en de kleine stijve magneetpunten lopen het risico dat ze tijdens het gebruik in het lichaam vallen. Voor een veiligere en betrouwbaardere besturing worden vormgeheugenmaterialen gebruikt om de continuümrobot aan te drijven en voor cardiovasculair onderzoek en nasofaryngeale toediening. Het belangrijkste voordeel van dit zelfvervormende materiaal is dat het zorgt voor extensie, buiging en torsie van de hoofdsteel en algemene bediening kan bereiken met behoud van een kleine schaal, maar de inherente hysterese maakt het moeilijk om een ​​snelle respons en nauwkeurige positionering aan de tegelijkertijd, en het heeft een lage belastingscapaciteit en vrij complexe pijpleidingbedrading.

Gezien de niet-lineaire vervormingen die worden veroorzaakt door bediening, materiaalelasticiteit en gevoeligheid voor contact met de omgeving, staan ​​continuümrobots voor grote uitdagingen bij nauwkeurige analytische modellering.

Een van de grootste uitdagingen bij het modelleren is het vereenvoudigen van de modellen en het compromitteren van de relatie tussen rekencomplexiteit en modelnauwkeurigheid.

Evenzo is het besturingsprobleem ook een grote uitdaging voor de continuümrobot. De uitdaging is om de juiste activeringswaarde te vinden om de gewenste toestand te bereiken om een ​​bepaalde taak uit te voeren. Modelgebaseerde besturing is sterk afhankelijk van de precieze modellering van de continuümrobot en de waarnemingsnauwkeurigheid van de sensoren. Daarnaast wordt bediening op afstand vaak gebruikt om de continuümrobot in de medische wereld te besturen.

"Het onderzoeksgebied van continuümrobots heeft grote vooruitgang geboekt, maar er zijn nog enkele problemen die moeten worden opgelost, waaronder de miniaturisatie, krachtigere waarneming en de stabiele simulatie-engine", zei Lu. + Verder verkennen

Hoe een slanke, slangachtige robot artsen nieuwe manieren kan bieden om levens te redden