Development of a novel nonlinear model and control strategy for soft continuum robots featuring hard magnetoactive elastomers
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Magnetoactive soft continuum robots (MSCRs), capable of controllable steering and navigation, hold substantial promise for healthcare applications. However, advancements in MSCRs have been hindered by a limited understanding of MSCR dynamics and a lack of effective control methods. Addressing these gaps, this study presents a novel, time-dependent, and computationally efficient analytical model of MSCR, alongside a new optimal closed-loop control strategy for precise high-frequency trajectory tracking. A finite element (FE) model of the MSCR is initially developed, with its validity confirmed through rigorous laboratory measurements. Using the formulated FE model, a new and computationally efficient analytical model is subsequently developed to accurately predict the highly nonlinear response of MSCR. This model operates as a system of switched linear models, each of which is a reduced-order version of its corresponding high-order linear model extracted from the FE analysis. This innovative approach not only maintains the predictive accuracy of the FE model but also significantly reduces computational demands, operating in just a few seconds. The results highlight that the developed model can accurately predict the dynamic responses of the MSCR while significantly reducing the computational load by almost 80 orders of magnitude compared with the FE model on the same simulation platform. The proposed model has been effectively utilized to develop a novel optimal control strategy using the feedforward interval type-2 fractional-order fuzzy-PID method. A hardware-in-the-loop experimental test has been finally designed to demonstrate the superior performance of the MSCR under the proposed controller.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
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) | 0,001 | 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 | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».