Un article de synthèse rédigé par des scientifiques de l’Université du Zhejiang a résumé le développement de robots continuum sous les aspects de la conception, de l’actionnement, de la modélisation et du contrôle. Le nouvel article de synthèse, publié le 26 juillet dans la revue Cyborg et systèmes bioniquesa fourni un aperçu des technologies classiques et avancées des robots continuum, ainsi que quelques perspectives à résoudre de toute urgence.
« Certains robots de continuum à petite échelle avec de nouvelles méthodes d’actionnement sont largement étudiés dans le domaine du traitement chirurgical interventionnel ou de l’endoscopie, cependant, la caractérisation de leurs propriétés mécaniques est encore un problème différent », a expliqué l’auteur de l’étude Haojian Lu, professeur à l’université. Université du Zhejiang.
Afin de réaliser la miniaturisation des robots continuum, de nombreux matériaux de pointe ont été développés et utilisés pour réaliser l’actionnement des robots, présentant des avantages uniques. Les robots continuum embarqués avec micro-aimant ou en matériau composite ferromagnétique ont une capacité de direction précise sous un champ magnétique contrôlable externe ; Les robots continuum magnétiquement doux, en revanche, peuvent atteindre de petits diamètres, jusqu’à l’échelle du micron, ce qui garantit leur capacité à mener une thérapie ciblée dans les bronches ou dans les vaisseaux cérébraux.
Cependant, il est difficile pour les robots continuum magnétiquement doux de maintenir la stabilité sous des forces externes, et les minuscules pointes magnétiques rigides risquent de tomber à l’intérieur du corps pendant le fonctionnement. Pour obtenir un contrôle plus sûr et plus fiable, des matériaux à mémoire de forme sont utilisés pour piloter le robot continuum et pour l’examen cardiovasculaire et l’administration nasopharyngée. Le principal avantage de ce matériau auto-déformant est qu’il fournit une extension, une flexion et une torsion pour la tige principale et peut obtenir un actionnement global tout en maintenant une petite échelle, mais son hystérésis inhérente rend difficile l’obtention d’une réponse rapide et d’un positionnement précis à la même temps, et il a une faible capacité de charge et un câblage de pipeline assez complexe.
Compte tenu des déformations non linéaires causées par l’actionnement, l’élasticité des matériaux et la sensibilité au contact avec l’environnement, les robots continuum sont confrontés à de grands défis dans la modélisation analytique précise.
L’un des défis majeurs de la modélisation est de simplifier les modèles et de compromettre la relation entre la complexité des calculs et la précision des modèles.
De même, le problème de contrôle est également un grand défi pour le robot continuum. Le défi consiste à trouver la valeur d’actionnement appropriée pour atteindre l’état souhaité pour effectuer une tâche donnée. Le contrôle basé sur un modèle dépend fortement de la modélisation précise du robot continuum et de la précision de perception des capteurs. De plus, le fonctionnement à distance est souvent utilisé pour contrôler le robot continuum dans le domaine médical.
« Le domaine de recherche des robots continuum a fait de grands progrès, mais il reste encore quelques problèmes à résoudre, notamment la miniaturisation, une perception plus puissante et le moteur de simulation stable », a déclaré Lu.
Jingyu Zhang et al, Une enquête sur la conception, l’actionnement, la modélisation et le contrôle du robot Continuum, Cyborg et systèmes bioniques (2022). DOI : 10.34133/2022/9783517
Fourni par Beijing Institute of Technology Press