論文の概要: Structure-Actuation Co-Design of All-Electric Heavy-Duty Robotic Manipulators
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.36996v1
- Date: Tue, 27 Oct 2026 10:43:30 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-29 04:15:49.260873
- Title: Structure-Actuation Co-Design of All-Electric Heavy-Duty Robotic Manipulators
- Title（参考訳）: 全電気重量ロボットマニピュレータの構造・アクチュエータ共設計
- Abstract要約: 本稿では,重双極子ロボットマニピュレータの構造・動作協調設計のための混合離散連続多目的双レベルフレームワークを提案する。
システムレベルコーディネータは、ハードウェア質量、共設計コスト、損失認識供給エネルギーに応じてアクチュエータパッケージを選択し、その結果のアクチュエータ質量をロボットモデルにフィードバックする。
固定設計アブレーションは、ワンパスシーケンシャルサイズがハードウェアの質量を最大2.13%、共設計コストを10.20%、供給エネルギーを9.40%変更することを示している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.632189127068905
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: This paper presents a mixed discrete-continuous multiobjective bilevel framework for the structure-actuation co-design of all-electric heavy-duty robotic manipulators. The upper level optimizes manipulator geometry and actuation topology, while joint-specific lower-level searches construct feasible archives of discrete motor, gearbox, and screw configurations. A system-level coordinator selects actuator packages according to hardware mass, co-design cost, and loss-aware supply energy, and the resulting actuator masses are fed back to the robot model until a mass-consistent fixed point is obtained. Evaluation on a full-pose SE(3) benchmark with a 100-kg tool payload yields eight feasible nondominated designs, all satisfying the 12 prescribed poses. Actuator-mass coupling converges in three iterations for every reported design. A fixed-design ablation shows that one-pass sequential sizing changes hardware mass by up to 2.13%, co-design cost by 10.20%, and supply energy by 9.40% in magnitude. Payload screening further reveals increasing mass-cost-energy demand and changes in competitive mechanism topology with carried load.
- Abstract（参考訳）: 本稿では、全電動重二重ロボットマニピュレータの構造・動作協調設計のための混合離散連続多目的双レベルフレームワークを提案する。
上層はマニピュレータ形状とアクティベーショントポロジーを最適化し、下層サーチは離散モータ、ギアボックス、スクリューの構成で実現可能なアーカイブを構成する。
システムレベルコーディネータは、ハードウェア質量、共設計コスト、損失対応供給エネルギーに応じてアクチュエータパッケージを選択し、その結果のアクチュエータ質量を、質量一貫性の固定点が得られるまでロボットモデルにフィードバックする。
100kgのツールペイロードを備えたSE(3)ベンチマークの完全な評価では、8つの可能な非支配的な設計が得られ、いずれも所定の12のポーズを満たす。
アクチュエータと質量のカップリングは、報告された設計ごとに3つのイテレーションに収束する。
固定設計アブレーションは、ワンパスシーケンシャルサイズがハードウェアの質量を最大2.13%、共設計コストを10.20%、供給エネルギーを9.40%変更することを示している。
負荷スクリーニングはさらに、大量コストエネルギー需要の増加と、輸送負荷を伴う競争機構のトポロジの変化を明らかにしている。
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