論文の概要: Design, Modelling and Characterisation of a Miniature Fibre-Reinforced Soft Bending Actuator for Endoluminal Interventions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.24461v1
- Date: Wed, 25 Mar 2026 16:11:25 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-26 21:06:11.377017
- Title: Design, Modelling and Characterisation of a Miniature Fibre-Reinforced Soft Bending Actuator for Endoluminal Interventions
- Title（参考訳）: 極小繊維強化軟屈曲アクチュエータの設計・モデル化と特性評価
- Authors: Xiangyi Tan, Aoife McDonald-Bowyer, Danail Stoyanov, Agostino Stilli,
- Abstract要約: 小型の空気圧アクチュエータは、高度に拘束された解剖学的経路におけるロボットの介入に不可欠である。
本研究は, インテグレーション用繊維強化軟質アクチュエータの設計と評価を行った。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.890440178145253
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Miniaturised soft pneumatic actuators are crucial for robotic intervention within highly constrained anatomical pathways. This work presents the design and validation of a fibre-reinforced soft actuator at the centimetre scale for inte- gration into an endoluminal robotic platform for natural-orifice interventional and diagnostic applications. A single-chamber geometry reinforced with embedded Kevlar fibre was de- signed to maximise curvature while preserving sealing integrity, fabricated using a multi-stage multi-stiffness silicone casting process, and validated against a high-fidelity Abaqus FEM using experimentally parametrised hyperelastic material models and embedded beam reinforcement. The semi-cylindrical actuator has an outer diameter of 18,mm and a length of 37.5,mm. Single and double helix winding configurations, fibre pitch, and fibre density were investigated. The optimal 100 SH configuration achieved a bending angle of 202.9° experimentally and 297.6° in simulation, with structural robustness maintained up to 100,kPa and radial expansion effectively constrained by the fibre reinforcement. Workspace evaluation confirmed suitability for integration into the target device envelope, demonstrating that fibre-reinforcement strategies can be effectively translated to the centimetre regime while retaining actuator performance.
- Abstract（参考訳）: 小型の空気圧アクチュエータは、高度に拘束された解剖学的経路におけるロボットの介入に不可欠である。
本研究は, インテグレーション用繊維強化軟質アクチュエータの設計と評価を行った。
埋込みケブラー繊維で補強したシングルチャンバー形状は, 密閉性を維持しながら曲率を最大化するためにデサインされ, 多段多段多剛性シリコン鋳造法を用いて作製され, 実験用パラメトリド超弾性材料モデルと埋め込みビーム補強法を用いて高忠実度アバクスFEMに対して検証された。
半円筒アクチュエータは外径18,mm、長さ37.5,mmである。
単一および二重ヘリックス巻線構成, 繊維ピッチ, 繊維密度について検討した。
最適な100 SH構成は202.9°、シミュレーションでは297.6°の曲げ角度を達成し、構造的堅牢性は100,kPaまで維持された。
ワークスペース評価により,繊維補強戦略をアクチベータ性能を維持しつつ,繊維補強戦略をセンチメートルレジームに効果的に翻訳できることが確認された。
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