論文の概要: A Model-Based Decoupling Strategy for Proprioception and Contact Sensing in an Architected Soft Manipulator
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.15582v1
- Date: Fri, 17 Jul 2026 03:03:19 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-20 17:56:52.738617
- Title: A Model-Based Decoupling Strategy for Proprioception and Contact Sensing in an Architected Soft Manipulator
- Title（参考訳）: ソフトマニピュレータのプロプリオセプションとコンタクトセンシングのためのモデルベースデカップリング戦略
- Abstract要約: 軟構造セグメントに埋め込まれた流体圧センサから, 受容・接触信号を分離するモデルベース戦略を提案する。
単一ITHセグメントでは, 相対曲げ誤差0.11+/-0.02, 接触検出率97%で, 主観的形状推定が可能である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 49.225033144914214
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Soft continuum robots require embedded sensing for proprioception and contact detection, yet integrating sensors into sparse, highly deformable architected structures remains challenging. We present a model-based strategy that decouples proprioceptive and contact signals from a common set of fluidic pressure sensors embedded in a soft architected segment. Each segment of the Innervated Trimmed Helicoid (ITH) contains six air channels routed in a localized zigzag pattern along the circumference. With only three principal kinematic degrees of freedom (axial compression, bending in x, bending in y), the six pressure readings form an overdetermined system. A piecewise constant curvature model maps pressures to shape, and Huber regression identifies outlier channels whose residuals indicate external contact. On a single ITH segment, this approach achieves proprioceptive shape estimation with a relative bending error of 0.11 +/- 0.02 and a contact detection rate of 97% across 178 trials. We integrate eight ITH segments into Air-Helix, a tendon-driven soft continuum manipulator, and present exploratory whole-arm demonstrations that include tactile teaching by demonstration, admittance-controlled force regulation, and tactile object reconstruction. The results suggest that localized fluidic innervation combined with model-based redundancy resolution is a practical path toward concurrent proprioception and contact sensing in architected soft robots.
- Abstract（参考訳）: ソフトな連続ロボットは、プロトリオセプションと接触検出のための埋め込みセンサーを必要とするが、センサーをまばらで、高度に変形可能な構造体に組み込むのは難しい。
本稿では,ソフトな構造セグメントに埋め込まれた流体圧センサの共通セットから,受容器と接触信号を分離するモデルに基づく戦略を提案する。
Innervated Trimmed Helicoid (ITH)の各セグメントは、周囲に沿った局所的なジグザグパターンでルートされる6つの空気チャネルを含んでいる。
3つの主要なキネマティック自由度(軸圧縮、xで曲げ、yで曲げる)しか持たず、6つの圧力の読み取りは過度に決定された系を形成する。
片方向の定数曲率モデルは圧力を形状にマッピングし、フーバー回帰は、残留物が外部接触を示す外部チャネルを特定する。
単一ITHセグメントでは, 相対曲げ誤差0.11+/-0.02, 接触検出率97%で, 主観的形状推定が可能である。
腱駆動型ソフトコンティニュウムマニピュレータであるAir-Helixに8つのITHセグメントを統合するとともに,実証による触覚教育,アクセタンス制御力制御,触覚オブジェクト再構築などの探索的な全腕デモを行った。
その結果, 局所的流動性神経支配とモデルベース冗長分解能の併用が, ソフトロボットの同時受容・接触センシングへの実践的経路であることが示唆された。
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