論文の概要: Design Optimization of Three-Dimensional Wire Arrangement Considering Wire Crossings for Tendon-driven Robots

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.04235v1
• Date: Sun, 06 Jul 2025 03:56:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-08 15:46:35.079282
• Title: Design Optimization of Three-Dimensional Wire Arrangement Considering Wire Crossings for Tendon-driven Robots
• Title（参考訳）: 腱駆動ロボットのワイヤークロスを考慮した3次元ワイヤアレンジメントの設計最適化
• Authors: Kento Kawaharazuka, Shintaro Inoue, Yuta Sahara, Keita Yoneda, Temma Suzuki, Kei Okada,
• Abstract要約: 腱駆動機構は, 可変剛性, 冗長アクチュエータ, 軽量設計の観点から有用である。 本研究では,ワイヤ交差を考慮した3次元ワイヤ配置最適化を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.97800260479487
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Tendon-driven mechanisms are useful from the perspectives of variable stiffness, redundant actuation, and lightweight design, and they are widely used, particularly in hands, wrists, and waists of robots. The design of these wire arrangements has traditionally been done empirically, but it becomes extremely challenging when dealing with complex structures. Various studies have attempted to optimize wire arrangement, but many of them have oversimplified the problem by imposing conditions such as restricting movements to a 2D plane, keeping the moment arm constant, or neglecting wire crossings. Therefore, this study proposes a three-dimensional wire arrangement optimization that takes wire crossings into account. We explore wire arrangements through a multi-objective black-box optimization method that ensures wires do not cross while providing sufficient joint torque along a defined target trajectory. For a 3D link structure, we optimize the wire arrangement under various conditions, demonstrate its effectiveness, and discuss the obtained design solutions.
• Abstract（参考訳）: 腱駆動機構は、可変剛性、冗長なアクチュエーター、軽量デザインの観点からも有用であり、特に手、手首、腰などに広く用いられている。 これらのワイヤアレンジメントの設計は伝統的に経験的に行われているが、複雑な構造を扱う場合は非常に困難である。 様々な研究がワイヤ配置の最適化を試みたが、その多くは2次元平面への移動を制限すること、モーメントアームを一定に保つこと、ワイヤ交差を無視することといった条件を課すことによって問題を単純化した。 そこで本研究では,ワイヤ交差を考慮した3次元ワイヤ配置最適化を提案する。 我々は, 目標軌道に沿って十分な継手トルクを提供しながら, ワイヤが交差しないことを保証する多目的ブラックボックス最適化手法により, ワイヤ配置を探索する。 3次元リンク構造では、様々な条件下でのワイヤ配置を最適化し、その効果を実証し、得られた設計ソリューションについて議論する。

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