Skip to main content
main-content

07.08.2018 | Original Article | Ausgabe 11/2018

International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery 11/2018

Modular force approximating soft robotic pneumatic actuator

Zeitschrift:
International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery > Ausgabe 11/2018
Autoren:
Austin J. Taylor, Rudy Montayre, Zhuo Zhao, Ka Wai Kwok, Zion Tsz Ho Tse

Abstract

Purpose

Soft robots are highly flexible and adaptable instruments that have proven extremely useful, especially in the surgical environment where compliance allows for improved maneuverability throughout the body. Endoscopic devices are a primary example of an instrument that physicians use to navigate to difficult-to-reach areas inside the body. This paper presents a modular soft robotic pneumatic actuator as a proof of concept for a compliant endoscopic device.

Methods

The actuator is 3D printed using an FDM printer. Maximum bending angle is measured using image processing in MATLAB at a gauge pressure level of 35 psi. End-effector displacement is measured using electromagnetic tracking as gauge pressure ranges from 10 to 35 psi, and uniaxial tensile loading ranges from 0 to 120 g.

Results

The actuator achieves a maximum bending angle of 145°. Fourth-order polynomial regression is used to model the actuator displacement upon inflation and tensile loading with an average coefficient of correlation value of 0.998. We also develop a feedforward neural network as a robust computer-assisted method for controlling the actuator that achieves a coefficient of correlation value of 0.996.

Conclusion

We propose a novel modular soft robotic pneumatic actuator that is developed via rapid prototyping and evaluated using image processing and machine learning models. The curled resting shape allows for simple manufacturing and achieves a greater range of bending than other actuators of its kind. A feedforward neural network provides accurate prediction of end-effector displacement upon inflation and loading to deliver precise manipulation and control.

Bitte loggen Sie sich ein, um Zugang zu diesem Inhalt zu erhalten

★ PREMIUM-INHALT
e.Med Interdisziplinär

Mit e.Med Interdisziplinär erhalten Sie Zugang zu allen CME-Fortbildungen und Fachzeitschriften auf SpringerMedizin.de. Zusätzlich können Sie eine Zeitschrift Ihrer Wahl in gedruckter Form beziehen – ohne Aufpreis.

Jetzt bestellen und 50 € OTTO-Gutschein sichern!

Weitere Produktempfehlungen anzeigen
Literatur
Über diesen Artikel

Weitere Artikel der Ausgabe 11/2018

International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery 11/2018 Zur Ausgabe
  1. Das kostenlose Testabonnement läuft nach 14 Tagen automatisch und formlos aus. Dieses Abonnement kann nur einmal getestet werden.

  2. Das kostenlose Testabonnement läuft nach 14 Tagen automatisch und formlos aus. Dieses Abonnement kann nur einmal getestet werden.

Neu im Fachgebiet Radiologie


 

Meistgelesene Bücher aus der Radiologie

2016 | Buch

Medizinische Fremdkörper in der Bildgebung

Thorax, Abdomen, Gefäße und Kinder

Dieses einzigartige Buch enthält ca. 1.600 hochwertige radiologische Abbildungen und Fotos iatrogen eingebrachter Fremdmaterialien im Röntgenbild und CT.

Herausgeber:
Dr. med. Daniela Kildal

2011 | Buch

Atlas Klinische Neuroradiologie des Gehirns

Radiologie lebt von Bildern! Der vorliegende Atlas trägt dieser Tatsache Rechnung. Sie finden zu jedem Krankheitsbild des Gehirns Referenzbilder zum Abgleichen mit eigenen Befunden.

Autoren:
Priv.-Doz. Dr. med. Jennifer Linn, Prof. Dr. med. Martin Wiesmann, Prof. Dr. med. Hartmut Brückmann

Mail Icon II Newsletter

Bestellen Sie unseren kostenlosen Newsletter Update Radiologie und bleiben Sie gut informiert – ganz bequem per eMail.

Bildnachweise