論文の概要: Fault-Tolerant, Rigidity-Preserving Control of Inflatable Truss Robots
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.20561v1
- Date: Tue, 19 May 2026 23:39:55 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-21 19:19:56.413149
- Title: Fault-Tolerant, Rigidity-Preserving Control of Inflatable Truss Robots
- Title（参考訳）: インフレータブルトラスロボットの耐故障性・剛性保持制御
- Authors: James Wade, Isaac Weaver, Mihai Stanciu, Nathan Usevitch,
- Abstract要約: イソペリメトリック・ロボティクス・トラス(英語版)は、強度と重量比が高いため、異なるタスクや環境に適応することができる。
運用環境でのモータ障害は、適切に対処しなければ、運用能力を著しく制限することができる。
本稿では,モータ故障にもかかわらず機能を維持したインフレータブルロボットトラスに対する耐故障性制御フレームワークを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Isoperimetric robotic trusses can adapt to different tasks and environments because they have a high strength-to-weight ratio, can change their own shape dramatically, and can be reconfigured into a variety of different shapes. However, motor failures in operational environments can severely limit operational capabilities if not properly addressed. This paper presents a fault-tolerant control framework for an inflatable robotic truss that maintains functionality despite motor failures, shown through three key contributions. First, we extend the kinematic optimization to handle arbitrary combinations of motor failures by imposing equality constraints to ensure failed actuators are not used. Second, we introduce discrete-time control barrier function (DTCBF) constraints that mathematically guarantee structural rigidity while maximizing workspace utilization, a critical requirement for reliable operation of truss robots under discrete-time control. Third, we implement closed-loop position control using onboard encoder feedback and a forward kinematics-based state estimator, improving positional accuracy in the presence of disturbances. We validate our approach through simulation and hardware experiments on a 2D isoperimetric truss testbed. For a 2D configuration with 6 actuators, we demonstrate >69% workspace preservation under single-motor failures and a >25% improvement in tracking accuracy with closed-loop control. These results establish a foundation for more robust and resilient isoperimetric truss robots operating under degraded actuation.
- Abstract（参考訳）: イソペリメトリック・ロボット・トラス(Isoperimetric robotic trusses)は、強度と重量比が高いため、様々なタスクや環境に適応でき、その形状を劇的に変え、様々な形状に再構成することができる。
しかし、運用環境におけるモータ故障は、適切に対処しなければ、運用能力を著しく制限することができる。
本稿では, モータ故障にもかかわらず機能を維持するロボットトラスに対する耐故障性制御フレームワークを提案する。
まず、故障したアクチュエータが使用されないことを保証するために、等価性制約を課すことにより、運動障害の任意の組み合わせを扱うために運動論的最適化を拡張する。
第2に,作業空間の利用を最大化しながら構造的剛性を数学的に保証する離散時間制御バリア関数(DTCBF)を導入する。
第3に、オンボードエンコーダフィードバックとフォワードキネマティクスに基づく状態推定器を用いた閉ループ位置制御を実装し、乱れの有無における位置精度を向上させる。
2次元等尺トラス試験場におけるシミュレーションおよびハードウェア実験により,本手法の有効性を検証した。
6つのアクチュエータを持つ2次元構成では、単一モータ故障時のワークスペース保存が69%、閉ループ制御によるトラッキング精度が25%向上した。
これらの結果は、より頑丈で弾力性のある等尺式トラスロボットが劣化アクチュエータの下で動作するための基盤を確立している。
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