The actuators most used today in ha

The actuators most used today in haptic systems are
direct-current electrical motors. They are easy to install, quiet,
and relatively simple to control. However, their reduction
mechanisms can introduce backlash and high inertia, which are
undesirable in haptic applications. In this brief, we investigate
the use of electropneumatic actuators in a teleoperation system.
Compared to the electrical actuators, pneumatic actuators
have higher force-to-mass ratio and can generate larger force
without any reduction mechanism. Moreover, they are inert to
magnetic fields, which is crucial in certain applications such
as robot-assisted surgery under magnetic resonance imaging
guidance [3], [4].
Due to the above advantages, pneumatic actuators have
been used in new applications, such as telerobotics, in recent
years. For instance, Tadano and Kawashima [5] propose a
forceps manipulator for a surgical master–slave system, which
estimates external forces without using any force sensor.
Pneumatic muscle actuators have been also recently used in
the teleoperation system [6]. They are compact and have high
power/weight density, but they are difficult to control and
require an accurate experimental characterization.
All of the prior works used proportional servovalves
in pneumatically actuated systems because they allow the
achievement of high performances in various position or force
control tasks. However, they are typically expensive because
they require high-precision manufacturing. Therefore, in this
brief, fast-switching ON/OFF valves are used due to their
advantages in terms of low cost and small size. Thanks to
the breakthroughs in valve technology such as leak reduction,
miniaturized of mechanical elements, and fast electronic components;
the solenoid valves now are faster and more accurate
than the former valves. One of the objectives of this brief is to
show that good transparency in teleoperation can be obtained
with these inexpensive components.
The traditional method for controlling a system with a
solenoid valve is pulse-width modulation (PWM) [7]–[9].
A main problem with PWM control is chattering, which is
caused by the high-frequency switching of the valve [10].
Chattering can drastically reduce the lifetime of the
valve and generate noises possibly disturbing for certain
applications.
To overcome the drawbacks of PWM-based control of
solenoid valves, this brief presents a new control method
inspired by the hybrid theory recently developed for asynchronous
and synchronous electrical motor control [11]–[13].
This approach is used in a switching-based hybrid system,
which includes continuous actuators and a discrete controller
with a finite number of states. In the case of alternating
current motor drives, contrary to conventional vector control
such as proportional-integral control in which the inverter

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ตัวกระตุ้นที่ใช้มากที่สุดในวันนี้ระบบสัมผัสที่มีมอเตอร์ไฟฟ้าโดยตรงปัจจุบัน
พวกเขาจะง่ายต่อการติดตั้งที่เงียบสงบและค่อนข้างง่ายที่จะควบคุม อย่างไรก็ตามการลดลงของพวกเขากลไกฟันเฟืองสามารถแนะนำและแรงเฉื่อยสูงซึ่งเป็นที่ไม่พึงประสงค์ในการใช้งานสัมผัส ในช่วงสั้น ๆ นี้เราจะตรวจสอบการใช้งานของตัวกระตุ้นelectropneumatic ระบบ teleoperation ที่. เมื่อเทียบกับตัวกระตุ้นไฟฟ้ากระตุ้นนิวเมติกมีผลบังคับใช้ต่อมวลอัตราส่วนที่สูงขึ้นและสามารถสร้างแรงขนาดใหญ่โดยไม่ต้องลดกลไกใดๆ นอกจากนี้พวกเขาเฉื่อยไปสนามแม่เหล็กซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในการใช้งานบางอย่างเช่นการผ่าตัดหุ่นยนต์ช่วยภายใต้การถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กคำแนะนำ[3] [4]. เนื่องจากข้อได้เปรียบเหนือตัวกระตุ้นนิวเมติกได้ถูกนำมาใช้ในการใช้งานใหม่ ๆ เช่น เป็น telerobotics ในล่าสุดปี ยกตัวอย่างเช่น Tadano และชิม่า [5] เสนอหุ่นยนต์คีมสำหรับการผ่าตัดระบบmaster ทาสซึ่งประมาณการกองกำลังภายนอกโดยไม่ต้องใช้เซ็นเซอร์แรงใดๆ . กระตุ้นกล้ามเนื้อนิวเมติกได้ถูกนำมาใช้ในเร็ว ๆ นี้ระบบteleoperation [6] พวกเขามีขนาดกะทัดรัดและมีความสูงพลังงาน / ความหนาแน่นของน้ำหนัก แต่พวกเขาเป็นเรื่องยากที่จะควบคุมและต้องมีลักษณะการทดลองที่ถูกต้อง. ทั้งหมดของการทำงานก่อนที่ใช้ servovalves สัดส่วนในระบบการกระตุ้นอัตโนมัติเพราะพวกเขาให้ความสำเร็จของการแสดงสูงในตำแหน่งต่างๆหรือบังคับควบคุมงาน แต่พวกเขามักจะมีราคาแพงเพราะพวกเขาต้องการการผลิตมีความแม่นยำสูง ดังนั้นในช่วงสั้น ๆ อย่างรวดเร็วสลับเปิด / ปิดวาล์วถูกนำมาใช้เนื่องจากการของพวกเขาได้เปรียบในแง่ของค่าใช้จ่ายที่ต่ำและมีขนาดเล็ก ต้องขอบคุณความก้าวหน้าในเทคโนโลยีวาล์วเช่นการลดการรั่วไหลขนาดเล็กขององค์ประกอบกลและชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์อย่างรวดเร็ววาล์วขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าในขณะนี้ได้เร็วขึ้นและถูกต้องมากขึ้นกว่าในอดีตวาล์ว หนึ่งในวัตถุประสงค์ของสั้น ๆ นี้คือการแสดงให้เห็นว่าโปร่งใสที่ดีในteleoperation สามารถรับได้กับองค์ประกอบเหล่านี้ราคาไม่แพง. วิธีการดั้งเดิมในการควบคุมระบบที่มีวาล์วขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นชีพจรกว้าง (PWM) [7] - [9] ปัญหาหลักที่มีการควบคุม PWM จะพูดเจื้อยแจ้วซึ่งเป็นที่เกิดจากการเปลี่ยนความถี่สูงของวาล์ว[10]. พูดเจื้อยแจ้วอย่างมากสามารถลดอายุการใช้งานของวาล์วและสร้างเสียงรบกวนอาจจะเป็นบางอย่างสำหรับการใช้งาน. ที่จะเอาชนะข้อบกพร่องของ PWM- การควบคุมตามวาล์วขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้า, สั้น ๆ นี้นำเสนอวิธีการควบคุมใหม่แรงบันดาลใจจากทฤษฎีไฮบริดได้รับการพัฒนาเมื่อเร็วๆ นี้ไม่ตรงกันควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้าและซิงโคร[11] -. [13] วิธีการนี้ถูกนำมาใช้ในการสลับที่ใช้ระบบไฮบริดซึ่งรวมถึงการอย่างต่อเนื่องตัวกระตุ้นและตัวควบคุมที่ไม่ต่อเนื่องที่มีจำนวน จำกัด ของรัฐ ในกรณีของการสลับไดรฟ์มอเตอร์ปัจจุบันตรงกันข้ามกับการควบคุมเวกเตอร์แบบเดิมเช่นการควบคุมสัดส่วน-หนึ่งที่อินเวอร์เตอร์