論文の概要: An Open MuJoCo Simulation Framework for a Quadrotor Carrying a Tendon-Driven Soft Continuum Arm
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.15308v1
- Date: Sun, 11 Oct 2026 03:32:57 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-20 01:39:38.534168
- Title: An Open MuJoCo Simulation Framework for a Quadrotor Carrying a Tendon-Driven Soft Continuum Arm
- Title（参考訳）: テンドン駆動型ソフトコンティニュムアームを搭載したクアドロータ用オープンMuJoCoシミュレーションフレームワーク
- Abstract要約: 本稿では, 腱駆動型ソフトコンティニュウムアームを体の下に搭載した四角形機のオープンソースシミュレーションフレームワークについて述べる。
腕は12個のセグメントからなる擬似剛体鎖としてモデル化され、一対のヒンジで結合される。
閉形式テントンテンションアロケーションは、すべてのテンションをその限界内に保持し、すべての方向において同じ曲げモーメントを与える。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Combining aerial robots with soft continuum manipulators promises safe, compliant interaction with the environment, but the coupled dynamics of a free-flying base and a highly deformable, underactuated arm are difficult to study without a suitable simulator. This paper describes an open-source simulation framework, built on the MuJoCo physics engine, for a quadrotor that carries a tendon-driven soft continuum arm underneath its body. The arm is modelled as a pseudo-rigid-body chain of twelve segments joined by pairs of orthogonal compliant hinges. Three tendons, spaced \SI{120}{\degree} apart and routed through every segment, bend it in any direction. A geometric tracking controller on $SE(3)$ flies the vehicle; its rotor allocation matrix is generated directly from the model description. A closed-form tendon-tension allocation keeps every tension within its limits and gives the same bending moment in every direction. We report the full set of modelling choices and parameters, and we evaluate the framework in four simulated scenarios: a \SI{36}{\second} mission with a figure-eight and a tendon-driven tip sweep, an attitude-gain study, a quasi-static characterization of the bending workspace, and an impulsive disturbance applied to the arm tip. With the nominal gains the vehicle tracks the mission with \SI{3.1}{\centi\meter} RMS position error while the arm tip swings up to \SI{37}{\centi\meter} from the body axis. The gain study shows that a low-bandwidth attitude loop lets the arm excite sustained oscillations. The simulation runs about $15\times$ faster than real time on a laptop CPU. All models, controllers and scripts that reproduce the figures are released.
- Abstract（参考訳）: 柔らかい連続マニピュレータと空中ロボットを組み合わせることで、環境との安全で順応的な相互作用が保証されるが、自由飛行基地と高度に変形可能な不動アームの結合力学は、適切なシミュレータなしでは研究が困難である。
本稿では,MuJoCo物理エンジン上に構築されたオープンソースのシミュレーションフレームワークについて述べる。
腕は、直交するヒンジの対で結合された12個のセグメントからなる擬似剛体鎖としてモデル化されている。
SI{120}{\degree} を3つのテントンに分割し、各セグメントをルートし、任意の方向に曲げる。
SE(3)$の幾何学的トラッキングコントローラが車両を飛ばし、そのロータ割り当て行列はモデル記述から直接生成される。
閉形式テントンテンションアロケーションは、すべてのテンションをその限界内に保持し、すべての方向において同じ曲げモーメントを与える。
モデル選択とパラメータの完全なセットを報告し、このフレームワークを4つのシミュレーションシナリオで評価する: フィギュアエイトとテントン駆動のチップスイープを持つ SI{36}{\second} ミッション、姿勢ゲイン研究、曲げ作業空間の準静的評価、腕の先端に印加される衝動障害。
名目上のゲインにより、車両はミッションをSI{3.1}{\centi\meter} RMS位置誤差で追跡し、一方腕の先端は体軸から \SI{37}{\centi\meter} に揺れる。
利得調査は、低帯域幅の姿勢ループによって腕が持続的な振動を励起できることを示している。
このシミュレーションは、ラップトップのCPUでリアルタイムで15ドル(約1万2000円)の速さで実行される。
フィギュアを再現するすべてのモデル、コントローラ、スクリプトがリリースされる。
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