論文の概要: History-Aware Force Sensing and Tunable Stiffness in a Pneumatic Kresling Origami Cell

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2611.02140v1
• Date: Sun, 01 Nov 2026 19:18:28 GMT
• ステータス: 情報取得中
• システム内更新日: 2026-11-03 20:20:31.177504
• Title: History-Aware Force Sensing and Tunable Stiffness in a Pneumatic Kresling Origami Cell
• Title（参考訳）: 空気圧クレスリング折り紙細胞における履歴認識力センシングと可変剛性
• Abstract要約: この研究は、3つの操作モードをサポートする磁気角センサーを備えた3DプリントされたKreslingセルを提示する。 ゼロゲージ圧力での力覚、ゲージ正圧下での調整可能な剛性による力覚、負ゲージ圧力下での自覚アクチュエータ。 ソフト折り紙システムにおいて, 力フィードバック, 調整可能な軸方向剛性, 自覚動作を併用するコンパクトな手法が実証された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.382226529753412
• License:
• Abstract: Mechanical hysteresis and pneumatic loading complicate contact force estimation from deformation measurements in soft robots. This work presents a 3D-printed polyether block amide (PEBA) Kresling cell with magnetic angular sensing that supports three operating modes: force sensing at zero gauge pressure, force sensing with tunable stiffness under gauge positive pressure, and self-sensing actuation under negative gauge pressure. A multiscale gated recurrent unit (GRU) network estimates contact force from angular histories to account for the the combined effects of geometric deformation and material response. At zero gauge pressure, the model achieves a test RMSE of 0.76~N. Positive gauge pressure approximately doubles the average axial loading stiffness at +20~kPa over the first 3~mm of compression, while pressure-specific models maintain RMSEs below 0.93~N. Under negative gauge pressure, an energy-based compensation model enables contact force estimation using the the model trained at zero gauge pressure, achieving RMSEs of 1.66--2.10~N under quasi-static conditions. These results demonstrate a compact approach to combining force feedback, tunable axial stiffness, and self-sensing actuation in soft origami systems.
• Abstract（参考訳）: ソフトロボットの変形測定による機械的ヒステリシスと空気圧負荷による接触力推定の複雑化 本研究は、3次元プリントポリエーテルブロックアミド (PEBA) クレスリングセルに磁気角センサを装着し, ゼロゲージ圧力での力覚, ゲージ正圧下での調節性剛性による力覚, 負ゲージ圧力下での自覚動作の3つの動作モードをサポートする。 マルチスケールゲートリカレントユニット(GRU)ネットワークは、幾何学的変形と材料応答の複合効果を考慮した角度履歴から接触力を推定する。 ゼロゲージ圧力では、模型は0.76~NのテストRMSEを達成する。 正のゲージ圧力は、圧縮の最初の3〜mmで平均軸方向の荷重剛性が+20~kPaの約2倍になり、一方圧力特異的モデルは0.93〜N以下でRMSEを維持する。 負のゲージ圧力下では、エネルギーベースの補償モデルにより、ゼロゲージ圧力で訓練されたモデルを用いて接触力の推定が可能となり、準静圧条件下では1.66--2.10~NのRMSEを達成できる。 これらの結果は,ソフト折り紙システムにおける力フィードバック,調整可能な軸方向の剛性,自覚動作を併用する,コンパクトなアプローチを示す。

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