Stiffness control of a nylon twisted coiled actuator for use in mechatronic rehabilitation devices
Notice bibliographique
Résumé
Mechatronic rehabilitation devices, especially wearables, have been researched extensively and proven to be promising additions to physical therapy, but most designs utilize traditional actuators providing unnatural, robot-like movements. Therefore, many researchers have focused on the development of actuators that mimic biological properties to provide patients with improved results, safety, and comfort. Recently, a twisted-coiled actuator (TCA) made from nylon thread has been found to possess many of these important properties when heated, such as variable stiffness, flexibility, and high power density. So far, TCAs have been characterized in controlled environments to define their fundamental properties under simple loading configurations. However, for an actuator like this to be implemented in a biomimetic design such as an exoskeleton, it needs to be characterized and controlled as a biological muscle. One major control law that natural muscles exhibit is stiffness control, allowing humans to passively avoid injury from external forces, or move the limbs in a controlled or high impact motion. This type of control is created by the antagonistic muscle arrangement. In this paper, an antagonistic apparatus was developed to model the TCAs from a biological standpoint, the stiffness was characterized with respect to the TCA temperature, and a fully functional stiffness and position controller was implemented with an incorporated TCA thermal model. The stiffness was found to have a linear relationship to the TCA temperatures (R2=0.95). The controller performed with a stiffness accuracy of 98.95% and a position accuracy of 92.7%. A final trial with varying continuous position input and varying stepped stiffness input exhibited position control with R2=0.9638.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».