論文の概要: Lego-Like Stiffness Configuration of Planar Compliant Modules for Task-Specific Flexible Interfaces
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.07319v1
- Date: Mon, 05 Oct 2026 19:53:39 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-08 02:58:29.624781
- Title: Lego-Like Stiffness Configuration of Planar Compliant Modules for Task-Specific Flexible Interfaces
- Title（参考訳）: タスク特異的フレキシブルインタフェースのための平面整合モジュールのレゴ的剛性構成
- Abstract要約: 本稿では, レゴのような剛性構成を, 積み重ね可能な平面型モジュールを用いて提案する。
フレキシブルな手首を代表的実装として開発し、異なる剛性特性の下で異なる適合性および動的応答を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.281110714509476
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Compliant mechanisms provide compact and intrinsic structural compliance for regulating physical interactions between mechanisms and environments. However, different tasks demand distinct stiffness characteristics, often requiring task-specific optimization and redesign due to limited geometric design space and inherent coupling among multiple stiffness components. This paper presents a Lego-like stiffness configuration approach using stackable planar compliant modules. Three complementary module geometries are introduced, with their stiffness characteristics further regulated through beam width, plate thickness, and module orientation. A unified stiffness model is established for quantitative analysis of individual and composed modules. Further, a two-stage optimization method is presented to achieve desired stiffness profiles, combining a genetic algorithm for configuration and sequential quadratic programming for parameter refinement. Experimental verification shows deviations below 6.5% for simulated stiffness. A flexible wrist is further developed as a representative implementation, exhibiting distinct compliant and dynamic responses under different stiffness characteristics. An optimized modular composition realizes prescribed stiffness values and maintains compliant obstacle interaction during high-speed motion at 1 m/s, with a maximum tested angular compliance of approximately $15^\circ$. The proposed framework provides a systematic approach for constructing flexible interfaces with task-specific stiffness characteristics.
- Abstract（参考訳）: コンプライアンスメカニズムは、メカニズムと環境の間の物理的相互作用を制御するために、コンパクトで固有の構造コンプライアンスを提供する。
しかし、異なるタスクは異なる剛性特性を必要としており、しばしば、幾何的な設計空間の制限と複数の剛性成分間の固有の結合のために、タスク固有の最適化と再設計を必要とする。
本稿では, レゴのような剛性構成を, 積み重ね可能な平面型モジュールを用いて提案する。
3つの相補的なモジュールジオメトリが導入され、その剛性特性はビーム幅、板厚、モジュール配向によってさらに制御される。
個別および構成モジュールの定量的解析のために統一剛性モデルを確立する。
さらに,2段階の最適化手法を提案し,設定のための遺伝的アルゴリズムとパラメータ修正のためのシーケンシャル2次プログラミングを組み合わせることで,所望の剛性プロファイルを実現する。
実験による検証では、シミュレートされた剛性に対して6.5%未満の偏差が示されている。
フレキシブルな手首を代表的実装として開発し、異なる剛性特性の下で異なる適合性および動的応答を示す。
最適化されたモジュラー構成は、所定の剛性値を実現し、1m/sの高速動作時の障害物相互作用を、最大で15^\circ$の角度コンプライアンスで維持する。
提案フレームワークは,タスク固有の剛性特性を持つフレキシブルインタフェースを構築するための体系的なアプローチを提供する。
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