SAM: Semi-Active Mechanism for Extensible Continuum Manipulator and Real-time Hysteresis Compensation Control Algorithm

本文介绍了一种具有半主动机构的可扩展的电缆驱动连续体操作器（CDCM），通过平移运动扩展工作空间，而无需额外的机械元件或驱动器，从而实现天然孔道的无瘢痕手术和改善目标病变的曲线路径可达性。然而，由于非线性电缆效应引起的滞后现象，CDCM在工作空间和控制精度方面存在局限性。我们使用8个基准标记和RGBD传感器收集了一个滞后数据集。基于此数据集，我们使用经过训练的时间卷积网络（TCN）开发了一种实时滞后补偿控制算法，具有1毫秒的时间延迟，有效地估计操作器的滞后行为。通过随机轨迹跟踪测试和盒子指向任务的性能验证表明，所提出的控制器显著地减少了联合空间中的滞后，最高可达69.5％，在盒子指向任务中约为26％。

本论文旨在解决Cable-Driven Continuum Manipulators (CDCMs)在工作空间和控制精度方面的限制，以及由于非线性电缆效应引起的滞后问题。

本论文提出了一种可扩展的CDCM，其中包括半主动机构（SAM），可以通过平移运动扩展工作空间，而无需额外的机械元件或驱动。同时，本论文开发了一种实时的滞后补偿控制算法，使用训练有素的TCN来有效地估计操作器的滞后行为。

本论文通过收集8个基准标记和RGBD感测器的滞后数据集，开发了实时的滞后补偿控制算法，并通过随机轨迹跟踪测试和盒子指向任务的性能验证，证明了所提出的控制器显著减少了关节空间中的滞后达69.5％，在盒子指向任务中达到了约26％的减少。

最近的相关研究包括：1. 'Design and Control of a Cable-Driven Soft Wearable Arm for Upper Extremity Rehabilitation'；2. 'A Review of Cable-Driven Robots for Rehabilitation, Assistive, and Surgical Applications'；3. 'Design and Analysis of a Cable-Driven Continuum Robot with Active Curvature and Torsion'。