論文の概要: SHAPE: Simultaneous Water Hydraulic Actuation and Position Estimation of a Sensorless Remote Actuator through a Thin and Long Flexible Tube
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.17054v1
- Date: Sun, 19 Jul 2026 03:54:05 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-21 18:48:37.345774
- Title: SHAPE: Simultaneous Water Hydraulic Actuation and Position Estimation of a Sensorless Remote Actuator through a Thin and Long Flexible Tube
- Title（参考訳）: SHAPE: 細長いフレキシブルチューブによるセンサレス遠隔アクチュエータの同時水圧アクチュエータと位置推定
- Abstract要約: ロボットセンサーと電子機器は厳しい環境で故障する傾向がある。
細長い管はアクチュエーター側のセンサーを使わずに遠隔操作を可能にする。
本研究では,水充填型フレキシブルチューブを用いた新しい手法を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5749416770494706
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Robot sensors and electronic equipment are prone to failure in harsh environments. With water hydraulic drive, thin and long tubes enable remote operation without actuator-side sensors. Furthermore, the elasticity of the tubes reduces the impedance of the joints (actuators), benefiting robot tasks involving unexpected contact with the environment or vibrations. However, owing to the low impedance and limited camera visibility, accurately positioning the joint (or end effector) to the target location under varying load conditions is challenging. This study proposes a novel method that employs water-filled flexible tubes to enable the transmission of driving power and actuator-side information to and from the actuator, respectively, without actuator-side sensors. By modeling volumetric loss during transmission based on pressure fluctuations and incorporating minor air entrapment, simultaneous power transmission and position estimation is achieved through a tube up to 50 m. Thus, it becomes possible to use a feedback control framework that was previously difficult to implement in sensorless systems. Experimental validation confirms stable position control of a sensorless water hydraulic cylinder under varying loads. Furthermore, a field parameter-identification method accounts for tube and air entrainment variability without requiring actuator-side sensors. These contributions promote reliable remote control of robots in harsh environments.
- Abstract（参考訳）: ロボットセンサーと電子機器は厳しい環境で故障する傾向がある。
水圧駆動により、細長い管はアクチュエーター側のセンサーを使わずに遠隔操作が可能となる。
さらに、チューブの弾性は関節(アクチュエータ)のインピーダンスを減少させ、環境や振動に予期せぬ接触を伴うロボット作業の恩恵を受ける。
しかし、インピーダンスが低く、カメラの視認性が限られているため、負荷条件の異なる目標位置へのジョイント(またはエンドエフェクター)の正確な位置決めは困難である。
本研究では,アクチュエータ側センサを使わずに,水充填型フレキシブルチューブを用いて駆動電力とアクチュエータ側情報をアクチュエータ側へそれぞれ伝達する手法を提案する。
圧力変動に基づく送電時の容積損失をモデル化し、小型の空気取込みを取り入れることで、最大50mまでの管を通して同時送電と位置推定を行う。
したがって,センサレスシステムでは従来実装が困難であったフィードバック制御フレームワークを使用することが可能である。
各種荷重下でのセンサレス水圧シリンダの安定位置制御を実験的に検証した。
さらに, アクチュエータ側センサを必要とせず, 管内および気流の変動を考慮したフィールドパラメータ同定手法を提案する。
これらの貢献は、厳しい環境下でのロボットの信頼性の高い遠隔操作を促進する。
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