論文の概要: Flexibility-Aware Robotic Manipulation: Deformation Estimation, Kinematics, and Control via Distributed Inertial Measurement
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.41702v1
- Date: Fri, 30 Oct 2026 13:06:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-11-02 22:05:31.750711
- Title: Flexibility-Aware Robotic Manipulation: Deformation Estimation, Kinematics, and Control via Distributed Inertial Measurement
- Title（参考訳）: 柔軟性を考慮したロボットマニピュレーション:分散慣性測定による変形推定,運動学,制御
- Abstract要約: 柔軟ロボットリンクは剛体の仮定に挑戦し、関節測定だけで正確な操作ができない。
本稿では, 構造力学をセンサ, キネマティクス, 制御に直接接続するフレキシブル・アウェアな操作フレームワークを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.3248768737711045
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Flexible robot links challenge the rigid-body assumption, making joint measurements alone insufficient for accurate manipulation. This paper introduces a flexibility-aware manipulation framework that connects structural dynamics directly to sensing, kinematics, and control. Instead of prescribing a dense inertial measurement unit (IMU) network, the dominant vibration modes of each flexible link are first identified from response-convergence and excitation-bandwidth criteria. Under a full-rank modal observability condition, $m$ retained modes require only $m$ independent slope measurements and one reference IMU, defining the minimum observable IMU configuration. The resulting measurements are used to reconstruct the continuous link deformation, which is then incorporated into flexibility-aware forward kinematics and a deformation-informed partial differential equation-based controller. Experiments on hydraulic single- and double-link manipulators evaluate the framework. On the long-reach double-link platform, the proposed kinematics achieves end-effector root mean square errors of $0.0107$~m, $0.0194$~m, and $0.0102$~rad while using fewer sensors than the piecewise-rigid method. Closed-loop reaching experiments further demonstrate real-time integration of IMU-estimated joint states and reconstructed deformation into the proposed controller. The results show that dominant modal information can determine sensing requirements and enable real-time flexibility-aware robotic manipulation.
- Abstract（参考訳）: 柔軟ロボットリンクは剛体の仮定に挑戦し、関節測定だけで正確な操作ができない。
本稿では, 構造力学をセンサ, キネマティクス, 制御に直接接続するフレキシブル・アウェアな操作フレームワークを提案する。
密度慣性測定ユニット(IMU)ネットワークを規定する代わりに、各フレキシブルリンクの主振動モードを応答収束および励起帯域幅基準から同定する。
フルランクのモードオブザーバビリティ条件の下では、$m$保持モードは、独立したスロープ測定と1つの参照IMUしか必要とせず、最小の観測可能なIMU構成を定義する。
得られた測定値を用いて連続リンク変形を再構成し、柔軟性を考慮した前方運動学と変形インフォームド偏微分方程式に基づく制御器に組み込む。
油圧単リンクマニピュレータおよび二重リンクマニピュレータの実験は、この枠組みを評価する。
ロングリーチの二重リンクプラットフォーム上では、提案したキネマティクスは、極端エフェクターの平均平方誤差を0.0107$~m、$0.0194$~m、$0.0102$~radで達成する。
閉ループ到達実験により、IMU推定継手状態のリアルタイム統合と、提案した制御器への変形再構成がさらに実証された。
その結果、支配的なモーダル情報が検知要求を判断し、リアルタイムな柔軟性を考慮したロボット操作を可能にすることを示した。
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