論文の概要: MineRobot: A Unified Framework for Kinematics Modeling and Solving of Underground Mining Robots in Virtual Environments
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.22055v1
- Date: Mon, 23 Mar 2026 14:53:26 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-24 19:11:39.733114
- Title: MineRobot: A Unified Framework for Kinematics Modeling and Solving of Underground Mining Robots in Virtual Environments
- Title（参考訳）: MineRobot:仮想環境下での地雷ロボットの運動学モデリングと解法のための統一フレームワーク
- Authors: Shengzhe Hou, Xinming Lu, Tianyu Zhang, Changqing Yan, Xingli Zhang,
- Abstract要約: 地下の採掘ロボットは、トレーニング、計画、デジタルツイン用途のために仮想環境(VE)でますます運用されている。
VEにおける地下地雷ロボットのキネマティクスをモデル化・解決するための統合フレームワークであるemphMineRobotについて述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.632835744087224
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Underground mining robots are increasingly operated in virtual environments (VEs) for training, planning, and digital-twin applications, where reliable kinematics is essential for avoiding hazardous in-situ trials. Unlike typical open-chain industrial manipulators, mining robots are often closed-chain mechanisms driven by linear actuators and involving planar four-bar linkages, which makes both kinematics modeling and real-time solving challenging. We present \emph{MineRobot}, a unified framework for modeling and solving the kinematics of underground mining robots in VEs. First, we introduce the Mining Robot Description Format (MRDF), a domain-specific representation that parameterizes kinematics for mining robots with native semantics for actuators and loop closures. Second, we develop a topology-processing pipeline that contracts four-bar substructures into generalized joints and, for each actuator, extracts an Independent Topologically Equivalent Path (ITEP), which is classified into one of four canonical types. Third, leveraging ITEP independence, we compose per-type solvers into an actuator-centered sequential forward-kinematics (FK) pipeline. Building on the same decomposition, we formulate inverse kinematics (IK) as a bound-constrained optimization problem and solve it with a Gauss--Seidel-style procedure that alternates actuator-length updates. By converting coupled closed-loop kinematics into a sequence of small topology-aware solves, the framework avoids robot-specific hand derivations and supports efficient computation. Experiments demonstrate that MineRobot provides the real-time performance and robustness required by VE applications.
- Abstract（参考訳）: 地下の採掘ロボットは、トレーニング、計画、デジタルツインの応用のために仮想環境(VE)でますます運用され、そこでは、危険なin-situトライアルを避けるために信頼できるキネマティクスが不可欠である。
典型的なオープンチェーンの産業用マニピュレータとは異なり、マイニングロボットはリニアアクチュエータによって駆動されるクローズチェーン機構であり、平面的な4バーリンクが伴うため、キネマティックスモデリングとリアルタイムの解決が困難である。
VEにおける地下地雷ロボットのキネマティクスをモデル化・解決するための統一的なフレームワークである \emph{MineRobot} を提示する。
まず,マイニングロボット記述フォーマット(MRDF, Mining Robot Description Format)を紹介する。
第2に, 4バー部分構造を一般化継手に縮合するトポロジ処理パイプラインを開発し, 各アクチュエータに対して独立位相等価経路(ITEP)を抽出し, 4つの標準型のいずれかに分類する。
第3に、ITEP独立性を活用して、各型解決器をアクチュエータ中心のシーケンシャルフォワードキネマティクス(FK)パイプラインに構成する。
同じ分解に基づいて、制限付き最適化問題として逆キネマティクス(IK)を定式化し、アクチュエータの更新を交互に行うガウス-シーデル-スタイルの手順で解決する。
結合された閉ループキネマティクスを小さなトポロジ対応の一連の解に変換することで、このフレームワークはロボット固有の手作業の導出を回避し、効率的な計算をサポートする。
実験によると、MineRobotはVEアプリケーションに必要なリアルタイムのパフォーマンスと堅牢性を提供する。
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