論文の概要: Collocated Shape Regulation for Soft Robots

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.27469v1
• Date: Wed, 23 Sep 2026 07:31:10 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-25 00:05:17.933954
• Title: Collocated Shape Regulation for Soft Robots
• Title（参考訳）: ソフトロボットのコラボレート形状制御
• Abstract要約: 本研究では, 移動座標のみを制御し, 協調した形状制御により, ロボット形状全体の明確な適合条件下で, 確実に安定な収束を実現することを示す。 本稿では,連続型ソフトロボットのコロケーション制御のための第1の一般的なフレームワークについて述べる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 43.25458808380739
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Controlling the shape of a continuum soft robot typically requires an accurate dynamic model and actuation of all degrees of freedom. We show that regulating only the actuated coordinates, through collocated shape control, achieves provably stable convergence of those coordinates and, under an explicit compatibility condition, of the entire robot shape. While collocated control is a cornerstone of high-performance motion control in rigid robotics, extending this formulation to continuum soft robots has remained challenging due to the complexity of their dynamics. We present the first general framework for collocated control of continuum soft robots and derive a unified family of controllers, including PD, PID, PsatID, and their counterparts with compensation and cancellation components. The framework unifies existing approaches while introducing new controller designs. In particular, we develop three classes of PD and PID like regulators with local, semi-global, and global stability guarantees, and provide rigorous convergence analyses for each. Extensive experimental validation demonstrates the effectiveness of the proposed methods across different model discretizations and controller parameters. The resulting framework provides practical design guidelines for selecting and implementing controllers with known stability guarantees, without requiring a complete dynamic model of the robot
• Abstract（参考訳）: 連続型ソフトロボットの形状を制御するには、あらゆる自由度の正確なダイナミックモデルとアクティベーションが必要である。 本研究では, 移動座標のみを制御し, 協調した形状制御により, ロボット形状全体の明確な適合条件下で, 確実に安定な収束を実現することを示す。 コロケーション制御は、剛体ロボットにおける高性能なモーションコントロールの基盤となっているが、この定式化を連続型ソフトロボットに拡張することは、その力学の複雑さのため、依然として困難である。 本稿では,連続型ソフトロボットのコロケーション制御のための第1の一般的なフレームワークについて述べる。 このフレームワークは、新しいコントローラ設計を導入しながら、既存のアプローチを統合する。 特に,地域,準グローバル,グローバルな安定保証を備えたPDおよびPIDの3つのクラスを開発し,それぞれに厳密な収束解析を提供する。 大規模な実験的検証は、異なるモデルの離散化とコントローラパラメータにまたがる提案手法の有効性を示す。 その結果得られたフレームワークは、ロボットの完全な動的モデルを必要としない、既知の安定性を保証するコントローラの選択と実装のための実用的な設計ガイドラインを提供する。

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