論文の概要: Closed-Form Cartesian Forward Kinetostatics for Spatial Multi-Segment Tendon-Driven Continuum Robots
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.36495v1
- Date: Tue, 29 Sep 2026 01:50:42 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-30 21:28:47.107866
- Title: Closed-Form Cartesian Forward Kinetostatics for Spatial Multi-Segment Tendon-Driven Continuum Robots
- Title（参考訳）: 空間的マルチセグメント腱駆動型連続体ロボットのための閉形カルト型前向きキネトスタット
- Abstract要約: 本稿では, テントン動作下での空間的マルチセグメントロボットに対して, クローズド・フォーム・ソリューションを用いた力-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動
最大長正規化先端位置不一致を最大8.91 x 10-6 と 1.01 x 10-5 とし,GVSモデルとの比較を行った。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.136087364303686
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Forward kinetostatics of spatial tendon-driven continuum robots typically requires a nonlinear equilibrium solve for each actuation input. This paper develops a force-to-Cartesian-configuration model with a closed-form solution in quadratures for spatial multi-segment robots under tendon actuation. The Cartesian backbone centerline and accumulated material twist serve as generalized coordinates, from which the strain measures and tendon geometry are derived. Variational equilibrium yields explicit axial and bending relations and establishes zero equilibrium material twist within the proposed model for admissible longitudinal non-helical routing. The solution is propagated segment by segment without an iterative equilibrium solve, while retaining axial deformation, spatially varying axial and bending stiffnesses and tendon-routing diameter, and segment-dependent tendon participation. Numerical comparisons with a full-strain geometric variable-strain model (GVS) yield maximum length-normalized tip-position discrepancies of 8.91 x 10^-6 and 1.01 x 10^-5 for the single- and three-segment robots, respectively. Mean evaluation times of 1.52 μs and 2.94 μs, with corresponding speedups of approximately 1864x and 3348x over the baseline, demonstrate the computational advantage of the explicit force-to-configuration mapping in the reported benchmark.
- Abstract（参考訳）: 空間的腱駆動型連続体ロボットの前向きキネトスタットは、通常、各アクチュエータ入力に対して非線形平衡解を必要とする。
本稿では, テントン動作下での空間的マルチセグメントロボットに対して, クローズド・フォーム・ソリューションを用いた力-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動-動
カルテシアのバックボーンの中心線と蓄積された材料ねじれは一般化座標として機能し、そこからひずみ測度と腱幾何が導出される。
変分平衡は、明示的な軸関係と曲げ関係を生じさせ、許容可能な長手非ヘリカルルーティングのための提案モデル内にゼロ平衡物質ツイストを確立する。
この溶液は、軸方向の変形を保ちながら、軸方向の変形を保ち、軸方向および曲げ剛性、腱破断径、セグメント依存性の腱の介在性を保ちながら、セグメント単位で伝播する。
最大長正規化先端配置不一致を最大8.91 x 10^-6 と 1.01 x 10^-5 で計算した。
1.52μsと2.94μsの平均評価時間は、ベースライン上での約1864xと3348xのスピードアップで、報告されたベンチマークにおける明示的な強制構成マッピングの計算上の利点を示している。
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