論文の概要: Towards end-to-end co-design for one-shot printable task-specific soft robots

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2611.03216v1
• Date: Mon, 02 Nov 2026 14:39:49 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-11-06 05:45:31.775388
• Title: Towards end-to-end co-design for one-shot printable task-specific soft robots
• Title（参考訳）: ワンショットプリント可能なタスク固有ソフトロボットのエンドツーエンド共同設計に向けて
• Abstract要約: 共同設計法は形態学と制御を共同で最適化することができるが、結果として得られる設計は製造が困難である。 本稿では, 材料分布, 空気圧アクチュエータ配置, 配向, 制御を共同で最適化し, モノリシックに製造可能な設計を創出するシミュレーションベース協調設計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）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Soft robot co-design methods can jointly optimise morphology and control, but the resulting designs are often difficult to manufacture, while manufacturable approaches typically restrict actuator placement or require manual assembly. We present a simulation-based co-design framework that jointly optimises material distribution, pneumatic actuator placement and orientation, and control, while producing designs that can be fabricated monolithically using fused deposition modelling. The framework uses a differentiable 2D plane-stress Material Point Method simulator, incorporating an experimentally validated material model and an empirically derived surrogate model of a 3D-printed inflatable actuator. We demonstrate gradient-based optimisation soft robotic arms for prescribed tip trajectories. Optimised designs are transferred directly from simulation to one-shot monolithic FDM fabrication, with integrated actuators and no post-assembly. Physical experiments demonstrate that the resulting arms reproduce the behaviour predicted in simulation. This framework provides a path from task-level objectives to physically realisable soft robots while retaining substantial freedom over both morphology and actuation.
• Abstract（参考訳）: ソフトロボットの共同設計手法は、形態と制御を共同で最適化することができるが、結果として得られる設計は、しばしば製造が困難であり、製造可能なアプローチは、通常、アクチュエータ配置を制限するか、手動組み立てを必要とする。 本稿では,物質分布,空気圧アクチュエータ配置,配向,制御を共同で最適化し,溶融沈着モデルを用いてモノリシックに製造可能な設計を設計するシミュレーションに基づく協調設計フレームワークを提案する。 このフレームワークは、実験的に検証された材料モデルと、3Dプリントされたインフレータブルアクチュエータの実験的に導出されたサロゲートモデルを組み込んだ、微分可能な2次元平面応力材料ポイント法シミュレータを使用する。 所定の先端軌跡に対する勾配に基づくソフトロボットアームの最適化を実証する。 最適化された設計は、シミュレーションから単発のモノリシックFDM製造へ直接移行され、アクチュエータは統合され、後処理は行われない。 物理実験は、結果として生じる腕がシミュレーションで予測される振る舞いを再現することを示した。 このフレームワークは、タスクレベルの目標から物理的に実現可能なソフトロボットへのパスを提供すると同時に、モルフォロジーとアクティベーションの両方に対して実質的な自由を維持している。

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