On Integrating Friction Dynamics Into Cosserat Models for Tendon-Driven Continuum Manipulators
Notice bibliographique
Résumé
This article presents a dynamic modeling framework for tendon-driven continuum manipulators, with a focus on cardiac catheters. Tendon compliance and tendon–sheath friction produce nonuniform tensions and motion-history-dependent dynamics (hysteresis), which, if neglected, degrade model fidelity and control. We develop a Cosserat-based formulation that integrates tendon compliance and a dynamic LuGre friction law into the governing nonlinear PDEs. This allows geometrically exact spatiotemporal computation of tendon–tension transmission without assuming initial friction states. Experiments on two clinical catheters demonstrate that incorporating friction dynamics reduces distal-tip error from$1.62\pm 1.01$mm (frictionless) to$0.99\pm 0.65$mm ($\approx 39\%$improvement), and achieves$2.31\pm 0.91$mm mean absolute error for out-of-plane spatial actuation of a four-tendon ICE catheter. Comparative analysis against a Coulomb-based capstan model highlights the significance of dynamic friction, which produces rate-dependent tension transmission and more accurate modeling of hysteresis effects.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».