論文の概要: Sim4RAD: A MATLAB Toolkit for Design-Phase Sizing, Actuator Selection and URDF-Model Verification of Serial Robotic Arms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.17534v1
- Date: Tue, 13 Oct 2026 00:56:04 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-17 18:29:43.354584
- Title: Sim4RAD: A MATLAB Toolkit for Design-Phase Sizing, Actuator Selection and URDF-Model Verification of Serial Robotic Arms
- Title（参考訳）: Sim4RAD:シリアルロボットアームの設計・サイズ・アクチュエータ選択・URDFモデル検証のためのMATLABツールキット
- Abstract要約: Sim4RADはCADモデルが存在する前にアクチュエータをサイズ化するためのツールキットである。
少数のパラメータから剛体モデルを構築し、4つの仕様を分析している。
検証には詳細なモデルのURDFモデルを使用する必要がある。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.295048678741513
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Actuator sizing is an early and consequential decision: joint torque and velocity specifications fix the motors, gearboxes and brakes before any CAD model exists. Sim4RAD is a MATLAB toolkit for that phase and for the verification that follows it. It builds a rigid-body model from a handful of parameters, and four analyses supply the specification: a static analysis combining lever-arm sampling with a posture search, giving a rated torque at a chosen payload envelope and a reproducible peak torque; a dynamics pipeline that reshapes a trajectory under one of four constraints, including the actuator torque-speed envelope; a stochastic analysis over many random motions, so a specification rests on a class of motions, not one trajectory; and a workspace and dexterity analysis that separates where the arm can reach from how it can reach there. Replacing the synthesized model by a URDF file turns the same analyses to verification. A 7-DOF anthropomorphic arm is compared in three layouts differing in the shoulder axis order and in whether the last wrist joint is coaxial with the payload. The static demand at half arm length is nearly the same in all three, and it sizes the joints rather than the sampled motion; reordering the shoulder axes leaves the worst-case torque unchanged at 55 N m and the reachable volume within 8 percent. A last wrist joint coaxial with the payload removes its gravity torque, reduces the adjacent wrist joint by almost a third and cuts the last joint demand tenfold in a 5 m/s scan, at the price of dexterity (mean 0.570 to 0.348). The same arm needs 20 to 37 times more torque for a 5 m/s target than for a 2 s motion: the scenario, not the trajectory, must be fixed first. Verification should use the URDF model of the detailed design; the toolkit is available at https://github.com/LasterLi/Sim4RAD.
- Abstract（参考訳）: 関節トルクと速度仕様は、CADモデルが存在する前にモーター、ギアボックス、ブレーキを固定する。
Sim4RADは、そのフェーズとそれに続く検証のためのMATLABツールキットである。
少数のパラメータから剛体モデルを構築し、4つの分析では、レバーアームサンプリングと姿勢探索を組み合わせた静的解析、選択されたペイロードエンベロープと再現可能なピークトルクの定格トルクを与える、アクチュエータトルクスピードエンベロープを含む4つの制約の1つの下で軌道を再設定するダイナミックスパイプライン、多くのランダムな動きに対する確率的解析、したがって仕様は1つの軌跡ではなく一連の動きに依存している、ワークスペースとデキスタリティ分析により、腕が到達可能な場所を分離する。
合成されたモデルをURDFファイルで置き換えると、同じ分析結果が検証に変換される。
7-DOFの擬人化アームは、肩軸方向が異なる3つの配置と、最後の手首関節がペイロードと同軸であるか否かで比較される。
半腕長の静的な需要は3つともほぼ同じであり、サンプルの動きよりも関節のサイズが小さい。肩の軸を並べ替えると、最悪のケースのトルクは55Nm、到達可能な体積は8%である。
ペイロードと同軸となる最後の手首関節は、重力トルクを除去し、隣接する手首関節をほぼ3分の1削減し、デキスタリティ(平均0.570〜0.348)で5m/sスキャンで最後の関節需要を10倍に削減する。
同じアームは2秒の動きよりも5m/sの目標に対して20～37倍のトルクを必要とする。
詳細な設計のURDFモデルを使用する必要がある。ツールキットはhttps://github.com/LasterLi/Sim4RAD.comで利用可能だ。
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