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Geometrically Exact Finite Element Formulation for Tendon-Driven Continuum Robots

Acta Mechanica Solida Sinica 2022年第4期35卷 552-570页

作者： Xin Li Wenkai Yu Mehdi Baghaee Changyong Cao Dunyu Chen Ju Liu Hongyan Yuan Department of Mechanics and Aerospace Engineering Southern University of Science and TechnologyShenzhen518055China Laboratory for Soft Machines&Electronics Department of Mechanical and Aerospace EngineeringCase Western Reserve UniversityClevelandOH44106USA

Tendon-driven continuum robots achieve continuous deformations through the contraction of tendons embedded inside the robotic *** some continuum robots,the constant curvature assumption-based kinematic modeling can be accurate and *** for other cases,such as soft robots or robot-environment interactions,the constant curvature assumption can be *** model the complex deformation of continuum robots,the geometrically exact beam theory(may also be called the cosserat rod theory)has been used to develop computational mechanics *** from previous computational models that used finite difference schemes for the spatial discretization,here we develop a three-dimensional geometrically exact beam theory-based finite element model for tendon-driven continuum *** numerical examples are presented to show the accuracy,efficiency,and applicability of our new computational model for tendon-driven continuum robots.

关键词： Continuum robots cosserat rod model Geometrically exact beam Finite element method

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