新規手術用パラレルロボットのための高次運動学形式の比較分析
An analysis of higher-order kinematics formalisms for an innovative surgical parallel robot
膵臓手術用のモジュール型ハイブリッドパラレルロボットを提案し、ベクトル・同次変換行列・双四元数の3形式で高次運動学を導出して、数値安定性や実行時間を比較した。
著者: Calin Vaida, Iosif Birlescu, Bogdan Gherman, Daniel Condurache, Damien Chablat, Doina Pisla
分類: cs.RO, cs.SY, eess.SY
原文アブストラクト
The paper presents a novel modular hybrid parallel robot for pancreatic surgery and its higher-order kinematics derived based on various formalisms. The classical vector, homogeneous transformation matrices and dual quaternion approaches are studied for the kinematic functions using both classical differentiation and multidual algebra. The algorithms for inverse kinematics for all three studied formalisms are presented for both differentiation and multidual algebra approaches. Furthermore, these algorithms are compared based on numerical stability, execution times and number and type of mathematical functions and operators contained in each algorithm. A statistical analysis shows that there is significant improvement in execution time for the algorithms implemented using multidual algebra, while the numerical stability is appropriate for all algorithms derived based on differentiation and multidual algebra. While the implementation of the kinematic algorithms using multidual algebra shows positive results when benchmarked on a standard PC, further work is required to evaluate the multidual algorithms on hardware/software used for the modular parallel robot command and control.
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