論文の概要: Enabling High-Curvature Navigation in Eversion Robots through Buckle-Inducing Constrictive Bands

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.12523v1
• Date: Sun, 18 Jan 2026 18:12:51 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-23 08:17:40.833339
• Title: Enabling High-Curvature Navigation in Eversion Robots through Buckle-Inducing Constrictive Bands
• Title（参考訳）: バックル誘導拘束バンドによる倒立ロボットの高速ナビゲーション
• Authors: Cem Suulker, Muhie Al Haimus, Thomas Mack, Mohammad Sheikhsofla, Neri Niccolò Dei, Reza Kashef, Hadi Sadati, Federica Barontini, Fanny Ficuciello, Alberto Arezzo, Bruno Siciliano, Sebastien Ourselin, Kaspar Althoefer,
• Abstract要約: ロボットの外壁に沿って座屈点を導入することにより屈曲剛性を減少させるパッシブアプローチを提案する。 ロボットの体に沿って一定間隔で非伸縮性径減少円周帯を統合することで実現した。 実験の結果、これらのバンドは先端で曲げた際のロボットの硬さを最大91%減少させることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.456672165305407
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Tip-growing eversion robots are renowned for their ability to access remote spaces through narrow passages. However, achieving reliable navigation remains a significant challenge. Existing solutions often rely on artificial muscles integrated into the robot body or active tip-steering mechanisms. While effective, these additions introduce structural complexity and compromise the defining advantages of eversion robots: their inherent softness and compliance. In this paper, we propose a passive approach to reduce bending stiffness by purposefully introducing buckling points along the robot's outer wall. We achieve this by integrating inextensible diameter-reducing circumferential bands at regular intervals along the robot body facilitating forward motion through tortuous, obstacle cluttered paths. Rather than relying on active steering, our approach leverages the robot's natural interaction with the environment, allowing for smooth, compliant navigation. We present a Cosserat rod-based mathematical model to quantify this behavior, capturing the local stiffness reductions caused by the constricting bands and their impact on global bending mechanics. Experimental results demonstrate that these bands reduce the robot's stiffness when bent at the tip by up to 91 percent, enabling consistent traversal of 180 degree bends with a bending radius of as low as 25 mm-notably lower than the 35 mm achievable by standard eversion robots under identical conditions. The feasibility of the proposed method is further demonstrated through a case study in a colon phantom. By significantly improving maneuverability without sacrificing softness or increasing mechanical complexity, this approach expands the applicability of eversion robots in highly curved pathways, whether in relation to pipe inspection or medical procedures such as colonoscopy.
• Abstract（参考訳）: ティップ成長するエバーションロボットは、狭い通路を通って遠隔地にアクセスする能力で有名である。 しかし、信頼性の高いナビゲーションを実現することは依然として大きな課題である。 既存のソリューションは、ロボット本体やアクティブなチップステアリング機構に組み込まれた人工筋肉に依存していることが多い。 効果はあるものの、これらの追加は構造的な複雑さを導入し、エバージョンロボットの定義上の利点、すなわちその固有のソフトネスとコンプライアンスを損なう。 本稿では,ロボットの外壁に沿って座屈点を意図的に導入することにより,屈曲剛性を減少させるパッシブアプローチを提案する。 本研究では,ロボット本体に沿って一定間隔で非伸縮性径減少円周帯を統合することで,頑丈で障害物が散らばった経路を前方運動しやすくする。 アクティブなステアリングに頼るのではなく、私たちのアプローチはロボットの環境との自然な相互作用を活用し、スムーズでコンプライアンスの取れたナビゲーションを可能にします。 我々は,この挙動を定量化するために,コッサート棒を用いた数学的モデルを提案し,拘束帯による局所硬さの低減と,その世界曲げ力学への影響について述べる。 実験により、これらのバンドは、先端で屈曲する際のロボットの硬さを最大91%減少させ、同じ条件下での標準的なエバーションロボットが達成できる35mmよりも25mm以下の曲げ半径で180度の一貫した旋回を可能にした。 提案手法の有効性は,大腸ファントムのケーススタディによりさらに実証された。 柔らかさを犠牲にすることなく操作性を大幅に改善したり、機械的複雑さを増大させたりすることで、管検査や大腸内視鏡などの医療処置に関して、高度に湾曲した経路におけるエバーションロボットの適用性を高めることができる。

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