論文の概要: Tendon-Driven Reciprocating and Non-Reciprocating Motion via Snapping Metabeams

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.18330v1
• Date: Fri, 20 Feb 2026 16:35:51 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-23 08:17:41.599559
• Title: Tendon-Driven Reciprocating and Non-Reciprocating Motion via Snapping Metabeams
• Title（参考訳）: スナッピングメタビームによる腱駆動の往復運動と非往復運動
• Authors: Mohsen Jafarpour, Ayberk Yüksek, Shahab Eshghi, Stanislav Gorb, Edoardo Milana,
• Abstract要約: 反動運動と非反動運動の両方を生み出すために、スパイラルベースメタビームからなる腱駆動機構を開発した。 スパイラル幾何学はPLAのような比較的硬い材料から作られた場合でも大きな可逆変形を可能にする。 開発されたメカニズムは水泳ロボットにさらに統合され、腱駆動のフィンは2つの異なるアクティベーションモードを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Snapping beams enable rapid geometric transitions through nonlinear instability, offering an efficient means of generating motion in soft robotic systems. In this study, a tendon-driven mechanism consisting of spiral-based metabeams was developed to exploit this principle for producing both reciprocating and non-reciprocating motion. The snapping structures were fabricated using fused deposition modeling with polylactic acid (PLA) and experimentally tested under different boundary conditions to analyze their nonlinear behavior. The results show that the mechanical characteristics, including critical forces and stability, can be tuned solely by adjusting the boundary constraints. The spiral geometry allows large reversible deformation even when made from a relatively stiff material such as PLA, providing a straightforward design concept for controllable snapping behavior. The developed mechanism was further integrated into a swimming robot, where tendon-driven fins exhibited two distinct actuation modes: reciprocating and non-reciprocating motion. The latter enabled efficient propulsion, producing a forward displacement of about 32 mm per 0.4 s cycle ($\approx$ 81 mm/s, equivalent to 0.4 body lengths per second). This study highlights the potential of geometry-driven snapping structures for efficient and programmable actuation in soft robotic systems.
• Abstract（参考訳）: スナップショットビームは、非線形不安定性を通じて高速な幾何学的遷移を可能にし、ソフトロボットシステムの運動を効率的に生成する手段を提供する。 本研究では, スパイラル系メタビームからなる腱駆動機構を開発し, 往復運動と非往復運動の両立を図った。 ポリ乳酸 (PLA) を用いた溶融沈着モデルを用いてスナッピング構造を作製し, その非線形挙動を解析するために, 異なる境界条件下で実験的に試験した。 その結果, 限界力と安定性を含む機械的特性は, 境界制約を調整することによってのみ調整できることが示唆された。 スパイラル幾何学はPLAのような比較的硬い材料から作られたとしても大きな可逆変形を可能にし、制御可能なスナップ動作のための簡単な設計概念を提供する。 発達したメカニズムは水泳ロボットにさらに統合され、腱駆動のフィンは2つの異なる運動モード(往復運動と非往復運動)を示した。 後者は効率的な推進を可能にし、前向きの変位は約32 mm/0.4 sサイクル(約81 mm/s、毎秒0.4体長に相当する)を発生させた。 本研究は, ソフトロボットシステムにおいて, 形状駆動型スナッピング構造が効率よく, プログラム可能なアクティベーションを実現する可能性を明らかにするものである。

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