論文の概要: Tripody: An Overconstrained 3-SPR-like Parallel Robot for High-Reach Construction Tasks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.25781v1
- Date: Tue, 28 Jul 2026 14:36:16 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-29 20:50:42.869258
- Title: Tripody: An Overconstrained 3-SPR-like Parallel Robot for High-Reach Construction Tasks
- Title（参考訳）: Tripody: ハイリーチ作業のための過剰拘束型3SPRライクな並列ロボット
- Abstract要約: Tripodyは車輪付きの3DoF並列ロボットだ。
古典的な3SPRの基本球形関節を置き換える。
システムは高さ1.7mから3.4mまで拡張され、連続32kgのペイロードをサポートする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.351986678360277
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Many ceiling construction tasks still rely on heavy serial manipulators that are difficult to deploy in cluttered interiors, motivating lightweight, field-ready alternatives that reach ceiling height while maintaining millimeter-level accuracy and the stiffness demanded by overhead tool loads. We introduce Tripody, a wheeled 3-DoF parallel robot for high-reach tasks that replaces the base spherical joints of a classical 3-SPR (3 legs; S: base spherical joint; P: actuated prismatic joint; R: end-effector revolute joint) morphology with universal joints, intentionally overconstraining the mechanism; small, distributed elastic deflections absorb the resulting incompatibilities, preserving predominantly translational motion. The 33kg system extends from 1.7m to 3.4m in height, supports a continuous 32kg payload, and offers a modular end-effector interface for ceiling operations. We detail the mechanical design - including custom linear actuators and a kinematic-compatibility analysis - and a control stack for accurate positioning that combines SE(3) state estimation, forward kinematics, and task-space control. In experiments, Tripody exhibits similar in-plane stiffness to a spherical-base variant but substantially higher torsional stiffness - an increase of 67% at 1.7m, 196% at 2.6m, and 454% at 3.4m - while maintaining negligible cross-axis coupling. Closed-loop positioning with a total station converges below 0.6mm across the entire workspace; pure model extrapolation achieves a 95th-percentile error of 2.7mm (max 3.6mm). Finally, we demonstrate task-level ceiling-drilling feasibility in an open-loop study by drilling a 15-hole pattern with 4.5mm maximum relative hole-position error after rigid alignment. These results support overconstrained, compliance-absorbing 3-SPR-like architectures as a practical path to lightweight, high- reach, millimeter-accurate construction robots.
- Abstract（参考訳）: 多くの天井建設作業は、まだ散らばった内部に展開するのが困難な重直列マニピュレータに依存しており、軽量でフィールド対応の代替機が天井の高さに到達し、ミリレベルの精度を維持しながら、オーバーヘッドツールの負荷によって要求される剛性を維持している。
従来の3-SPR3脚, S: 基部球状関節, P: アクティベートされた原関節, R: 終端エフェクター反力関節) 構造を意図的に過剰に拘束する3-DoF並列ロボットであるTripodyを導入する。
33kgシステムは高さ1.7mから3.4mに拡張され、連続的な32kgペイロードをサポートし、天井操作のためのモジュラーエンドエフェクターインタフェースを提供する。
本稿では,SE(3)状態推定,前方運動学,タスク空間制御を組み合わせた正確な位置決めのための制御スタックと,カスタムリニアアクチュエータとキネマティックコンパチビリティ解析を含む機械設計について詳述する。
実験では、Tripodyは球面の剛性は球面の変形と似ているが、かなり高いねじり剛性を示す(1.7mで67%、2.6mで196%、3.4mで454%)。
全駅の閉ループ位置決めは作業空間全体にわたって0.6mm未満に収束し、純粋なモデル外挿は95%の誤差が2.7mm (max 3.6mm)に達する。
最後に, 剛性アライメント後の最大孔位置誤差4.5mmの15ホールパターンを掘削することにより, オープンループ実験におけるタスクレベル天井固定の実現可能性を示す。
これらの結果は、軽量で高リーチでミリ精度な建設ロボットへの実践的な道筋として、過剰に拘束された3SPRのようなアーキテクチャをサポートする。
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