論文の概要: An Open Toolkit for Underwater Field Robotics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.15597v1
• Date: Wed, 17 Dec 2025 17:06:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-23 08:17:40.395169
• Title: An Open Toolkit for Underwater Field Robotics
• Title（参考訳）: 水中ロボットのためのオープンツールキット
• Authors: Giacomo Picardi, Saverio Iacoponi, Matias Carandell, Jorge Aguirregomezcorta, Mrudul Chellapurath, Joaquin del Rio, Marcello Calisti, Iacopo Aguzzi,
• Abstract要約: 我々は,水中操作研究のためのオープンで費用対効果の高いハードウェアおよびソフトウェアツールキットを導入する。 このツールキットは、早期漏れ検知、コンパクト制御および電力管理エレクトロニクスを備えた深度評価水中ロボットジョイントと、センシングとマルチモード動作のためのROS2ベースのソフトウェアスタックを含む。 全てのCADモデル、製造ファイル、PCBソース、ファームウェア、ROS2パッケージが公開され、ローカルな製造、修正、コミュニティ主導の改善を可能にしている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.790023439255412
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Underwater robotics is becoming increasingly important for marine science, environmental monitoring, and subsea industrial operations, yet the development of underwater manipulation and actuation systems remains restricted by high costs, proprietary designs, and limited access to modular, research-oriented hardware. While open-source initiatives have democratized vehicle construction and control software, a substantial gap persists for joint-actuated systems-particularly those requiring waterproof, feedback-enabled actuation suitable for manipulators, grippers, and bioinspired devices. As a result, many research groups face lengthy development cycles, limited reproducibility, and difficulty transitioning laboratory prototypes to field-ready platforms. To address this gap, we introduce an open, cost-effective hardware and software toolkit for underwater manipulation research. The toolkit includes a depth-rated Underwater Robotic Joint (URJ) with early leakage detection, compact control and power management electronics, and a ROS2-based software stack for sensing and multi-mode actuation. All CAD models, fabrication files, PCB sources, firmware, and ROS2 packages are openly released, enabling local manufacturing, modification, and community-driven improvement. The toolkit has undergone extensive laboratory testing and multiple field deployments, demonstrating reliable operation up to 40 m depth across diverse applications, including a 3-DoF underwater manipulator, a tendon-driven soft gripper, and an underactuated sediment sampler. These results validate the robustness, versatility, and reusability of the toolkit for real marine environments. By providing a fully open, field-tested platform, this work aims to lower the barrier to entry for underwater manipulation research, improve reproducibility, and accelerate innovation in underwater field robotics.
• Abstract（参考訳）: 水中ロボティクスは、海洋科学、環境モニタリング、海底産業活動においてますます重要になっているが、水中操作とアクティベーションシステムの開発は、高コスト、プロプライエタリな設計、モジュール型の研究指向ハードウェアへの限られたアクセスによって制限されている。 オープンソースのイニシアチブは、車両の構築と制御のソフトウェアを民主化しているが、特に防水、マニピュレータ、グリップパー、バイオインスパイアされたデバイスに適したフィードバック可能なアクティベーションを必要とするシステムには、かなりのギャップが残っている。 その結果、多くの研究グループが長い開発サイクルに直面し、再現性が制限され、実験室のプロトタイプをフィールド対応プラットフォームに移行するのが困難になった。 このギャップに対処するため、我々は水中操作研究のためのオープンで費用対効果の高いハードウェアとソフトウェアツールキットを導入した。 このツールキットは、早期リーク検出、コンパクト制御および電力管理エレクトロニクスを備えた深度評価水中ロボット関節(URJ)と、センシングとマルチモード動作のためのROS2ベースのソフトウェアスタックを含む。 全てのCADモデル、製造ファイル、PCBソース、ファームウェア、ROS2パッケージが公開され、ローカルな製造、修正、コミュニティ主導の改善を可能にしている。 このツールキットは、広範囲な実験と複数フィールド展開を行い、3-DoF水中マニピュレータ、腱駆動のソフトグリップ、未作動堆積物サンプリング装置など、様々な用途で最大40mの信頼性の高い操作を実証している。 これらの結果は, 実海洋環境におけるツールキットの堅牢性, 汎用性, 再利用性について検証した。 この研究は、完全にオープンでフィールドテストされたプラットフォームを提供することで、水中操作研究の参入障壁を低くし、再現性を改善し、水中フィールドロボティクスのイノベーションを加速することを目的としている。

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