Plataforma para modelado de histéresis en manipuladores continuos actuados por tendones

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.17979/ja-cea.2026.47.13798

Palabras clave:

Sistemas Mecatrónicos, Mecatrónica biomédica, Tecnología robótica, Percepción y sensorización, Manipuladores robóticos, Modelado, Identificación de sistemas no lineales, Modelado y control de histéresis

Resumen

Los manipuladores continuos actuados por tendones (TDCM) son útiles en cirugía mínimamente invasiva por su adaptación a entornos anatómicos inaccesibles para instrumentos rígidos. Sin embargo, los modelos cinemáticos suelen asumir transmisiones ideales y no compensan adecuadamente la holgura de los cables, la histéresis por fricción ni la falta de realimentación visual directa durante la operación. Este trabajo presenta una plataforma mecatrónica de bajo coste para registrar una señal de carga, proporcional al esfuerzo transmitido por el tendón y aún no calibrada como tensión absoluta. Con estos datos, se propone una metodología de modelado en lazo abierto que relaciona las derivadas temporales de la carga con la referencia angular, el ángulo de encoder y la flexión distal para estudiar la histéresis. En ciclos repetibles, la zona muerta media es de 2,42 grados de avance de referencia, con desviación típica de 0,02 grados.

Referencias

Camarillo, D. B., Milne, C. F., Carlson, C. R., Zinn, M. R., Salisbury, J. K., 2008. Mechanics modeling of tendon-driven continuum manipulators. IEEE Transactions on Robotics 24 (6), 1262–1273. DOI: 10.1109/TRO.2008.2002311

Do, T. N., Tjahjowidodo, T., Lau, M.W. S., Phee, S. J., 2015. A new approach of friction model for tendon-sheath actuated surgical systems: Nonlinear modelling and parameter identification. Mechanism and Machine Theory 85, 14–24. DOI: 10.1016/j.mechmachtheory.2014.11.003

Khoshnam, M., Patel, R. V., 2017. Robotics-assisted control of steerable ablation catheters based on the analysis of tendon-sheath transmission mechanisms. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics 22 (3), 1473–1484. DOI: 10.1109/TMECH.2017.2688320

Kim, Y.-H., Mansi, T., 2021. Shape-adaptive hysteresis compensation for tendon-driven continuum manipulators. ArXiv:2109.06907.

Phee, S. J., Low, S. C., Dario, P., Menciassi, A., 2010. Tendon sheath analysis for estimation of distal end force and elongation for sensorless distal end. Robotica 28 (7), 1073–1082. DOI: 10.1017/S026357470999083X

Webster III, R. J., Jones, B. A., 2010. Design and kinematic modeling of constant curvature continuum robots: A review. The International Journal of Robotics Research 29 (13), 1661–1683. DOI: 10.1177/0278364910368147

Descargas

Publicado

01-09-2026

Número

Sección

Robótica