論文の概要: Rapid Vibration Suppression and Trajectory Tracking of a Serial Manipulator with Multi-Flexible Links

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.17477v1
• Date: Sun, 17 May 2026 14:30:45 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-19 17:57:48.110929
• Title: Rapid Vibration Suppression and Trajectory Tracking of a Serial Manipulator with Multi-Flexible Links
• Title（参考訳）: マルチフレキシブルリンクを有するシリアルマニピュレータの高速振動抑制と軌道追従
• Abstract要約: 本稿では,n-of-freedomシリアル・フレキシブル・マニピュレータ・ロボットの高速振動抑制と先端追尾のためのバックステッピング出力フィードバック・フレームワークを提案する。 2リンクフレキシブルマニピュレータの実験は、所望の軌道に対するエンドエフェクタのより速い振動抑制と収束を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.756257025997414
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Flexible robotic manipulators (FRMs) offer advantages in lightweight design and large workspace, but their structural flexibility induces vibrations, accelerates fatigue, degrades tracking performance, and limits operational speed. These challenges are further amplified in multi-link serial manipulators, where increased overall length leads to greater structural flexibility. This article presents a backstepping output-feedback framework for fast vibration suppression and tip tracking of an n-degree-of-freedom serial flexible manipulator robot (nDSFMR), with a DeepONet-based approximation for practical deployment. Each link-joint is modeled as a Timoshenko beam coupled with an ODE and transformed into a canonical hyperbolic PDE with boundary dynamics. A backstepping-based boundary controller at the joint is developed to equivalently inject distributed damping along the beam, enabling rapid vibration suppression and trajectory tracking, only using available boundary measurements. To enable real-time implementation and scalability, a DeepONet neural operator is introduced to approximate the backstepping kernels, significantly reducing computational cost and facilitating fast controller updates under varying operating conditions. Experiments on a two-link flexible manipulator demonstrate faster vibration suppression and convergence of the end-effector to the desired trajectory, compared with a linear quadratic regulator (LQR) with feedforward control.
• Abstract（参考訳）: フレキシブルロボットマニピュレータ(FRM)は軽量な設計と大きな作業空間において利点があるが、その構造的柔軟性は振動を誘発し、疲労を加速し、追跡性能を低下させ、運転速度を制限している。 これらの課題はマルチリンクシリアルマニピュレータでさらに増幅され、全体の長さが増大すると構造的柔軟性が向上する。 本稿では,N-of-freedom serial flexible manipulator Robot (nDSFMR) の高速振動抑制と先端追跡のためのバックステッピング出力フィードバックフレームワークについて述べる。 各リンクジョイントは、ODEと結合したティモシェンコビームとしてモデル化され、境界ダイナミクスを持つ標準双曲PDEに変換される。 接合部のバックステッピングベース境界制御器は、ビームに沿って分散減衰を等価に注入し、利用可能な境界測定のみを用いて、高速な振動抑制と軌道追尾を可能にする。 リアルタイムの実装とスケーラビリティを実現するため、バックステッピングカーネルを近似するためにDeepONetニューラル演算子を導入し、計算コストを大幅に削減し、さまざまな動作条件下での高速コントローラ更新を容易にする。 2リンクフレキシブルマニピュレータの実験は、フィードフォワード制御の線形二次制御器(LQR)と比較して、エンドエフェクターの所望の軌道に対する振動抑制と収束を高速化することを示した。

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