論文の概要: Active Stiffness Control of a Supportive Continuum Robot
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.03677v1
- Date: Tue, 04 Aug 2026 13:51:05 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-06 07:04:20.726396
- Title: Active Stiffness Control of a Supportive Continuum Robot
- Title（参考訳）: 支持型連続ロボットの能動剛性制御
- Abstract要約: 補助連続ロボット(SCR)は、機械的に支持アームと結合することにより、操作連続ロボットの荷重保持能力を高める。
負荷応答を規制し、位置決め精度を維持するためには、アクティブ剛性制御が必要である。
本稿では、腱駆動型SCRのためのアクティブなタスク空間剛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）: 0.764671395172401
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Supportive continuum robots (SCRs) enhance the load-bearing capability of an operative continuum robot by mechanically coupling it with a supportive arm. However, their passive stiffness is determined by the mechanical configuration and cannot be adjusted online for varying payloads or interaction forces. Active stiffness control is therefore needed to regulate the load response and maintain positioning accuracy. Meanwhile, the closed-chain structure introduces kinematic constraints that complicate task-space regulation and stiffness control. This paper presents an active task-space stiffness control framework for a tendon-driven SCR. An existing geometric variable strain model describes the closed-chain dynamics, which are projected onto the constraint-consistent motion subspace. A projected sliding mode controller regulates the operative arm tip while preserving the constraints, and closed-loop stability is established through Lyapunov analysis. After position regulation, active apparent stiffness is introduced through a virtual Cartesian spring based on position-error feedback to shape the force--displacement response. The framework is evaluated in simulation and experimentally validated under prescribed external loads and different desired configurations. Results show that increasing the commanded stiffness gain reduces load-induced tip deflection and increases apparent directional stiffness, thereby improving load resistance and positioning robustness under external loading.
- Abstract（参考訳）: 補助連続ロボット(SCR)は、機械的に支持アームと結合することにより、操作連続ロボットの荷重保持能力を高める。
しかし、それらのパッシブ剛性は機械的な構成によって決定され、様々なペイロードや相互作用力に対してオンラインで調整することはできない。
したがって, 負荷応答を制御し, 位置決め精度を維持するためには, アクティブ剛性制御が必要である。
一方、クローズドチェーン構造は、タスク空間の規制と剛性制御を複雑にする運動的制約を導入している。
本稿では、腱駆動型SCRのためのアクティブなタスク空間剛性制御フレームワークを提案する。
既存の幾何学的変動ひずみモデルは閉鎖力学を記述しており、これは制約のない運動部分空間に投影される。
投射スライディングモード制御器は、制約を保ちながら腕先を制御し、リアプノフ解析により閉ループ安定性を確立する。
位置制御後、位置誤差フィードバックに基づいて仮想カルテシアバネを通してアクティブな見かけの硬さを導入し、力変位応答を形作る。
このフレームワークはシミュレーションで評価され、所定の外部負荷と異なる所望の構成で実験的に検証される。
その結果, 強制剛性ゲインの増加は荷重誘起先端偏向を減少させ, 明らかな方向性剛性を高め, 外部荷重下での耐荷重性やロバスト性の向上を図った。
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