論文の概要: Parametric Design of a Cable-Driven Coaxial Spherical Parallel Mechanism for Ultrasound Scans
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.06995v1
- Date: Sun, 07 Dec 2025 20:58:41 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-23 08:17:40.190382
- Title: Parametric Design of a Cable-Driven Coaxial Spherical Parallel Mechanism for Ultrasound Scans
- Title（参考訳）: 超音波スコープ用ケーブル駆動同軸球面並列機構のパラメトリック設計
- Authors: Maryam Seraj, Mohammad Hossein Kamrava, Carlo Tiseo,
- Abstract要約: 触覚インターフェースは、外科医がリアルな力と動きのフィードバックを通じて遠隔環境と対話できるようにすることによって、医療的遠隔操作において重要な役割を担っている。
本稿では,これらの課題に対処するために開発されたCable-Driven Coaxial Spherical Parallel Mechanism (CDC-SPM)の設計方法論と解析について述べる。
提案するケーブル駆動インタフェースの設計により,ロボットアームのエンドエフェクタに装着した重量を低減し,慣性負荷を最小限に抑え,剛性を高め,動的応答性を向上させることができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.9384419867620366
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Haptic interfaces play a critical role in medical teleoperation by enabling surgeons to interact with remote environments through realistic force and motion feedback. Achieving high fidelity in such systems requires balancing performance trade-off among workspace, dexterity, stiffness, inertia, and bandwidth, particularly in applications demanding pure rotational motion. This paper presents the design methodology and kinematic analysis of a Cable-Driven Coaxial Spherical Parallel Mechanism (CDC-SPM) developed to address these challenges. The proposed cable-driven interface design allows for reducing the mass placed at the robot arm end-effector, thereby minimizing inertial loads, enhancing stiffness, and improving dynamic responsiveness. Through parallel and coaxial actuation, the mechanism achieves decoupled rotational degrees of freedom with isotropic force and torque transmission. Simulation and analysis demonstrate that the CDC-SPM provides accurate, responsive, and safe motion characteristics suitable for high-precision haptic applications. These results highlight the mechanism's potential for medical teleoperation tasks such as ultrasound imaging, where precise and intuitive manipulation is essential.
- Abstract（参考訳）: 触覚インタフェースは、外科医がリアルな力と動きのフィードバックを通じて遠隔環境と対話できるようにすることによって、医療遠隔操作において重要な役割を担っている。
このようなシステムにおいて高い忠実性を達成するためには、特に純粋な回転運動を必要とするアプリケーションにおいて、ワークスペース、デキスタリティ、剛性、慣性、帯域幅間のパフォーマンストレードオフのバランスをとる必要がある。
本稿では,これらの課題に対処するために開発されたCable-Driven Coaxial Spherical Parallel Mechanism (CDC-SPM)の設計手法と運動解析について述べる。
提案するケーブル駆動インタフェースの設計により,ロボットアームのエンドエフェクタに装着した重量を低減し,慣性負荷を最小限に抑え,剛性を高め,動的応答性を向上させることができる。
平行および同軸運動により、この機構は等方的力とトルク伝達で分離された自転自由度を達成する。
シミュレーションと解析により、CDC-SPMは高精度な触覚アプリケーションに適した正確で応答性があり、安全な運動特性を提供することが示された。
これらの結果は、精密で直感的な操作が不可欠である超音波画像のような医療遠隔操作のメカニズムの可能性を強調している。
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