論文の概要: Sampling-Based Follow-the-Leader Motion Planning for Manipulator-Mounted Continuum Robots
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.11618v1
- Date: Tue, 12 May 2026 06:46:13 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-13 21:48:56.641186
- Title: Sampling-Based Follow-the-Leader Motion Planning for Manipulator-Mounted Continuum Robots
- Title（参考訳）: マニピュレータ搭載連続ロボットのサンプリングによる追従動作計画
- Authors: Chengnan Shentu, Nicholas Baldassini, Oluwagbotemi D. Iseoluwa, Radian Gondokaryono, Jessica Burgner-Kahrs,
- Abstract要約: FTL(Follow-the- Leader)運動は、連続体ロボット(CR)のユニークな形態を利用して、体が先端の経路を追従することで、閉じ込められた空間をナビゲートする。
本稿では,ロボット構成とベースポーズを協調的に考慮したマニピュレータ搭載CRのFTL動作のためのサンプリングベースモーションプランナを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.355077219923408
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Follow-the-leader (FTL) motion exploits the unique morphology of continuum robots (CRs) to navigate confined spaces by having the body retrace the path of the tip. While extensively studied, existing FTL methods typically assume a fixed base or a single degree-of-freedom insertion mechanism, limiting their applicability to practical systems in which CRs are mounted on robotic manipulators with fully actuated SE(3) base pose. This paper presents a sampling-based motion planner for FTL motion of manipulator-mounted CRs that jointly considers robot configuration and base pose. The key idea is to decouple global shape search from base pose determination by computing the base pose through a closed-form geometric construction, thereby avoiding iterative optimization during online planning. The approach supports general forward models and enables efficient planning by shifting the majority of computation offline. We establish theoretical guarantees including resolution complete shape search and converging tip tracking throughout waypoint traversal and interpolation. Experiments on 120 simulated paths over 3 test classes demonstrate 0% tip error and 1.9% mean shape deviation (w.r.t. robot length) at 100% success rate. We validate the practicality of our approach on a 6-DOF tendon-driven CR mounted on a serial manipulator. Code and visualization available at https://continuumroboticslab.github.io/sb-ftl-cr-planner/.
- Abstract（参考訳）: FTL(Follow-the- Leader)運動は、連続体ロボット(CR)のユニークな形態を利用して、体が先端の経路を追従することで、閉じ込められた空間をナビゲートする。
広く研究されている間、既存のFTL法は一般に固定ベースまたは単一自由度挿入機構を仮定し、CRが完全に作動したSE(3)ベースポーズを持つロボットマニピュレータに搭載された実用システムに適用性を制限する。
本稿では,ロボット構成とベースポーズを協調的に考慮したマニピュレータ搭載CRのFTL動作のためのサンプリングベースモーションプランナを提案する。
鍵となる考え方は、閉形式の幾何学的構成を通じて基本ポーズを計算することで、基本ポーズ決定からグローバルな形状探索を分離し、オンライン計画において反復的な最適化を避けることである。
このアプローチは一般的なフォワードモデルをサポートし、計算の大部分をオフラインにすることで効率的な計画を可能にする。
我々は,分解能の完全形状探索や,ウェイポイント・トラバースと補間を通してのチップ追跡の収束を含む理論的保証を確立する。
3つのテストクラスの120のシミュレーションパスの実験では、0%の先端誤差と1.9%の平均形状偏差(w.r.t.ロボット長)を100%の成功率で示している。
直列マニピュレータに搭載した6-DOF腱駆動CRに対するアプローチの有効性を検証した。
コードと視覚化はhttps://continuumroboticslab.github.io/sb-ftl-cr-planner/で公開されている。
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