Design and Modelling of a Tendon-Driven Continuum Robot
2024 (English)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE credits
Student thesisAlternative title
Design och Modellering av en Tendon-Driven Continuum Robot (Swedish)
Abstract [en]
Tendon driven continuum robots have recently risen in popularity, due to their high dexterity and ability to bend continuously. Compared to a classical robot, the tendon driven continuum robot moves by bending its backbone, instead of moving discrete joints and links. The bending of the backbone is accomplished by pulling wires, also called tendons, that are attached to the backbone via disks that are evenly spaced along the backbone. However, with great flexibility comes the main problem with tendon driven continuum robots: How do you model them mathematically? In this thesis a popular model is used in practise, namely the Constant Curvature model. How well the model fits a tendon driven continuum robot is assessed by measuring theoretical orientation and comparing with measured orientation using an accelerometer. Also, the thesis presents a practical design of a tendon driven continuum robot using low cost, and 3D printed components. The conclusion of the study is that the Constant Curvature model is unsuitable for the constructed TDCR, since the underlying assumptions of the model did not conform with reality. Though, if more costly components and sensors were used, the result could have been different. On the other hand, the design was deemed satisfactory, since the robot was able to perform all tests without breaking.
Abstract [sv]
Tendon driven continuum robots har på sistone stigit i popularitet, eftersom de har förmågan att utföra komplexa rörelser och böja sig kontinuerligt. En tendon driven continuum robot rör sig genom att böja på sin ryggrad, till skillnad från en klassisk robot som rör sig runt diskreta leder med ihopsatta länkar. Ryggraden böjs genom att dra i senor som är fästa på ryggraden via diskar placerade med jämna mellanrum. Å andra sidan, med den avsevärd flexibilitet kommer huvudproblemet med tendon driven continuum robots: Hur modellerar man de matematiskt? I denna uppsats undersöks en modell i praktiken, nämligen konstant kurvatur modellen. Hur väl modellen passar roboten bedöms genom att jämföra teoretisk och uppmätt riktning med en accelerometer. Dessutom redovisar uppsatsen en praktisk design och konstruktion av en tendon driven continuum robot med lågkostnads och 3D utskrivna komponenter. Slutsatsen av studien är att konstant kurvatur modellen är olämplig för den konstruerade prototypen, eftersom de underliggande antagandena inte stämde överens med verkligheten. Däremot om komponenter och sensorer av högre kvalitet hade använts, skulle resultaten kunnat vara annorlunda. Å andra sidan, bedöms designen vara tillfredsställande, eftersom roboten lyckades genomföra alla tester utan att gå sönder.
Place, publisher, year, edition, pages
2024. , p. 38
Series
TRITA-ITM-EX ; 2024:59
Keywords [en]
Tendon-driven continuum robot, TDCR, backbone modelling, Constant Curvature
Keywords [sv]
Tendon-driven continuum robot, TDCR, backbone modellering, Konstant Kurvatur
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-355370OAI: oai:DiVA.org:kth-355370DiVA, id: diva2:1908955
Subject / course
Mechatronics
Educational program
Master of Science in Engineering - Mechanical Engineering
Presentation
2024-06-03, 00:00
Supervisors
Examiners
2024-10-292024-10-292024-10-29Bibliographically approved