論文の概要: Bidirectional Optical sensors for Actuation Tracking (BOAT) in soft lattice systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.18482v1
- Date: Mon, 18 May 2026 14:34:49 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-19 17:57:49.795856
- Title: Bidirectional Optical sensors for Actuation Tracking (BOAT) in soft lattice systems
- Title（参考訳）: ソフト格子系における動作追跡(BOAT)のための双方向光センサ
- Authors: Petr Trunin, Carolina Gay, Anderson Brazil Nardin, Trevor Exley, Diana Cafiso, Lucia Beccai,
- Abstract要約: 楕円形状に配置された2つのパターン導波路に基づく新しい光学センサを提案する。
本発明の双方向運動追跡用光学センサ(BOAT)は、埋め込み空気圧人工筋肉によって作動される格子構造とシームレスに共印刷される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.2216657815393579
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The growing adoption of lattice-based structures in soft robotics creates a need for advanced sensing solutions capable of monitoring their global deformation, particularly compression and extension. In this work, we address this challenge by introducing a novel optical sensor based on two patterned waveguides arranged in an ellipsoidal geometry. This Bidirectional Optical sensor for Actuation Tracking (BOAT) is seamlessly co-printed with a lattice structure actuated by an embedded pneumatic artificial muscle (PAM), and its performance is assessed. During PAM elongation or contraction, the bending of the embedded BOAT waveguides induces output signal variations that enable a clear discrimination between compression and extension states. The designs of both each specific waveguide structure (by surface patterning) and of the sensorized lattice-based unit embedding two BOATs are supported by numerical simulations. Experimental calibration over 100 consecutive pressure cycles ranging from +50 kPa to $-$40 kPa demonstrates a highly repeatable response, allowing a reliable distinction between extension and compression. Finally, sensor feedback is used to implement a digital shadow, enabling continuous synchronization between the whole sensorized unit and its virtual counterpart. These results establish BOAT as a powerful and reliable approach for deformation monitoring in soft lattice-based robotic systems.
- Abstract（参考訳）: ソフトロボティクスにおける格子構造の採用の増加は、そのグローバルな変形、特に圧縮と拡張を監視できる高度なセンシングソリューションの必要性を生み出している。
本研究では,楕円形状に配置された2つのパターン導波路に基づく新しい光学センサを導入することで,この問題に対処する。
本発明の動作追跡用双方向光学センサ(BOAT)は、埋め込み空気圧人工筋肉(PAM)によって作動する格子構造とシームレスに共印刷され、その性能を評価する。
PAM伸長または収縮の間、埋め込みBOAT導波路の曲げは出力信号の変動を誘導し、圧縮状態と拡張状態の明確な識別を可能にする。
それぞれの導波路構造(表面パターン化)と2つのBOATを埋め込んだセンサ型格子ユニットの設計を数値シミュレーションにより支援する。
50 kPaから40 kPaまでの100サイクルにわたる実験的なキャリブレーションは、非常に繰り返し可能な応答を示し、拡張と圧縮を確実に区別することができる。
最後に、センサフィードバックはデジタルシャドーを実装するために使用され、センサユニット全体と仮想ユニット間の連続的な同期を可能にする。
これらの結果から,BOATはソフト格子型ロボットシステムにおける変形モニタリングの強力かつ信頼性の高い手法として確立された。
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