論文の概要: Real-Time Compliance and Position Control of a Hyper-redundant Soft Robotic Arm
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.29731v1
- Date: Mon, 29 Jun 2026 03:12:57 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-30 18:07:16.028603
- Title: Real-Time Compliance and Position Control of a Hyper-redundant Soft Robotic Arm
- Title（参考訳）: 超冗長なソフトロボットアームのリアルタイムコンプライアンスと位置制御
- Abstract要約: 本稿では,その制御問題を中心に設計されたロボットアーキテクチャを提案する。
硬い関節の背骨は、腕の先端のコンプライアンスと位置を予測可能である。
腕は硬い腕と柔らかい腕の両方で難しい作業を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.856390765856703
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Robots working in unstructured or partially unobservable environments must combine accurate motion with physical compliance that can passively correct contact misalignment. Soft robots provide this compliance but have struggled to precisely control their tip compliance and position. This paper presents a robot architecture designed around that control problem: a 7-link arm whose six articulated joints provide twelve independently driven revolute axes, each actuated by an antagonistic pair of pneumatic muscles, so that every axis can simultaneously change its angle and linearly adjust its stiffness. The rigid articulated backbone makes the tip compliance and position of the arm predictable enough to be commanded quantitatively in real time. The robot employs a unified iterative inverse-kinematics and inverse-compliance controller to achieve simultaneous, quantitative control of both compliance and position. The task-space compliance and kinematics models and the control law are derived and verified on both the physical arm and a matched simulation. Simulation is then used to study how the same framework extends to other arm morphologies. Finally, the arm demonstrates tasks that have been difficult for both rigid and soft arms: rejecting disturbances while writing on a moving whiteboard, and passively correcting hidden misalignment during a key-insertion and drawer-opening task. That these tasks succeed under so straightforward a controller is evidence for the advantage of this algorithm-informed structural design.
- Abstract（参考訳）: 非構造的または部分的に観察不可能な環境で作業するロボットは、正確な動きと物理的コンプライアンスを組み合わせる必要がある。
ソフトロボットはこのコンプライアンスを提供するが、チップのコンプライアンスと位置を正確に制御するのに苦労している。
本稿では,6本の関節が独立に駆動された12個の回転軸をそれぞれ対角一対の空気圧筋で駆動し,各軸が同時に角度を変え,剛性を線形に調整できる7本の連結アームを設計したロボットアーキテクチャを提案する。
硬い関節付きバックボーンは、腕の先端コンプライアンスと位置を予測可能とし、リアルタイムで定量的に指示できる。
ロボットは、コンプライアンスと位置の両方を同時に定量的に制御するために、統合された反復的逆運動学と逆順応制御を用いる。
物理アームと整合シミュレーションの両方において,タスク空間コンプライアンスモデルと運動学モデルと制御法則を導出し,検証する。
シミュレーションは、同じフレームワークが他の腕の形態にどのように拡張するかを研究するのに使用される。
最後に、腕は硬い腕と柔らかい腕の両方にとって困難であったタスクを示し、動くホワイトボードに書きながら乱れを拒絶し、キー挿入と引き出しのオープンタスク中に隠れた調整を受動的に修正する。
これらのタスクが、非常に簡単なコントローラの下で成功することは、このアルゴリズムにインフォームドされた構造設計の利点の証拠である。
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