ソフトロボティクス2026/11/11arXiv:2611.15386

剛体マニピュレータの動きで受動腱駆動ソフト延長部を駆動・制御する手法

Actuation and Control of Passive Tendon-Driven Soft Extensions Through Rigid Manipulator Motion

剛体アームの関節運動を利用して受動的な腱駆動ソフト延長部を動かし、狭所での先端位置と形状を制御するコントローラを開発した。

詳しい要約

1. どんなもの？

- 産業用の rigid manipulator の先端に、駆動源を持たない passive tendon-driven soft extension を取り付けた rigid-soft システム - 専用のアクチュエータや制御ハードウェアを追加せず、manipulator の関節運動そのものを用いて soft extension を変形・制御する - 狭い開口部の検査など、end effector (EE) の動きが制約される状況での soft tip の調整を目的とする

2. 先行研究と比べてどこがすごい？

- rigid manipulator は reach と precision に優れるが狭所で周囲構造物を損傷しうる - soft robot は compliant な接触が可能だが reach が限られる - 既存の rigid-soft システムは専用の actuation・control ハードウェアを要することが多い - 本研究は manipulator の関節運動のみで passive tendon を介して soft extension を駆動する点が異なる

3. 技術・手法の肝は？

- ロボットの運動に伴い upstream link に固定された tendon の exterior span が変化し、tendon tension と soft extension の変形が生じる仕組みを利用 - rigid transport と soft deformation を分離する differential model を構築 - analytic な arm kinematics・tendon kinematics と、局所同定した span-to-deformation map を組み合わせる - EE 制約下で tendon が伝達する独立変形方向数の局所上界と、tip error の exponential convergence 条件を導出 - control barrier functions 付き quadratic program で obstacle clearance、fulcrum limits、model-validity 条件を課す

4. どうやって有効だと検証した？

- simulations と real experiments の両方で検証 - free、position-constrained、fulcrum-constrained の各 EE 運動条件下で tip と shape の regulation を確認

5. 議論はある？

- 導出した独立変形方向数の上界や収束条件の実用上の限界については要旨からは不明 - model-validity 条件や fulcrum limits の具体的な設定・感度は要旨からは不明 - 実機実験の規模や対象タスクの詳細は要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は？

- 要旨で参照・比較されている個別研究は明示されていない - 関連手法として rigid-soft system、tendon-driven soft robot、control barrier function を用いた制御、quadratic program ベースの制約制御の文献を挙げる

※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。

著者: Ignacio Cuiral-Zueco, Gonzalo López-Nicolás, Youcef Mezouar

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Industrial manipulators offer reach and precision but can damage nearby structures in confined spaces. Soft robots provide compliant contact but typically have limited reach. Rigid-soft systems combine their advantages, although they often require dedicated actuation and control hardware. We propose actuating a passive tendon-driven soft extension through manipulator joint motion. As the robot moves, the exterior spans of tendons anchored to upstream links change, altering tendon tension and deforming the extension. Inspection through narrow apertures, for example, constrains the motion of the end effector (EE). We develop a controller that regulates the soft tip while preserving such EE constraints. A differential model separates rigid transport from soft deformation, combining analytic arm and tendon kinematics with a locally identified span-to-deformation map. We also derive a local upper bound on the number of independent deformation directions transmitted by the tendons under the EE constraint, and conditions for the exponential convergence of the tip error. A quadratic program with control barrier functions imposes obstacle clearance, fulcrum limits, and model-validity conditions. Simulations and real experiments show tip and shape regulation under free, position-constrained, and fulcrum-constrained EE motion.

arXivで原文を読む →arXiv概要ページ

剛体マニピュレータの動きで受動腱駆動ソフト延長部を駆動・制御する手法

詳しい要約

1. どんなもの？

2. 先行研究と比べてどこがすごい？

3. 技術・手法の肝は？

4. どうやって有効だと検証した？

5. 議論はある？

6. 次に読むべき論文は？

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