論文の概要: A General Lie-Group Framework for Continuum Soft Robot Modeling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.08232v1
• Date: Mon, 09 Mar 2026 11:03:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-23 08:17:42.095878
• Title: A General Lie-Group Framework for Continuum Soft Robot Modeling
• Title（参考訳）: 連続型ソフトロボットモデリングのための汎用リーグループフレームワーク
• Authors: Lingxiao Xun, Benoît Rosa, Jérôme Szewczyk, Brahim Tamadazte,
• Abstract要約: 本稿では,連続体ソフトロボットのモデリングのための一般リー群フレームワークを提案する。 このフレームワークは、セグメント化、分岐、ネスト化、硬質ソフト複合構成を含む複雑なロボット構造を扱うように拡張されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.0588867238694157
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: This paper introduces a general Lie group framework for modeling continuum soft robots, employing Cosserat rod theory combined with cumulative parameterization on the Lie group SE(3). This novel approach addresses limitations present in current strain-based and configuration-based methods by providing geometric local control and eliminating unit quaternion constraints. The paper derives unified analytical expressions for kinematics, statics, and dynamics, including recursive Jacobian computations and an energy-conserving integrator suitable for real-time simulation and control. Additionally, the framework is extended to handle complex robotic structures, including segmented, branched, nested, and rigid-soft composite configurations, facilitating a modular and unified modeling strategy. The effectiveness, generality, and computational efficiency of the proposed methodology are demonstrated through various scenarios, including large-deformation rods, concentric tube robots, parallel robots, cable-driven robots, and articulated fingers. This work enhances modeling flexibility and numerical performance, providing an improved toolset for designing, simulating, and controlling soft robotic systems.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,コッサートロッド理論と,リー群SE(3)の累積パラメータ化を組み合わせた,連続型ソフトロボットのモデリングのための一般リー群フレームワークを提案する。 この新しいアプローチは、幾何学的局所制御を提供し、単位四元数制約を排除することによって、現在のひずみベースおよび構成ベースの方法に存在する制限に対処する。 本論文は,ジャコビアン計算や実時間シミュレーション・制御に適したエネルギー保存積分器を含む,運動学・静的・力学の統一解析式を導出する。 さらに、このフレームワークは、セグメント化、ブランチ化、ネスト化、硬質ソフト複合構成を含む複雑なロボット構造を扱うように拡張されており、モジュラーで統一されたモデリング戦略を容易にしている。 提案手法の有効性, 汎用性, 計算効率は, 大型変形棒, 同心円管ロボット, 並列ロボット, ケーブル駆動ロボット, 関節指など多岐にわたる。 この研究はモデリングの柔軟性と数値性能を高め、ソフトロボットシステムを設計、シミュレーション、制御するための改良されたツールセットを提供する。

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