ワンショット印刷可能なタスク特化型ソフトロボットのためのエンドツーエンド共同設計
Towards end-to-end co-design for one-shot printable task-specific soft robots
材料分布・空気圧アクチュエータ配置・制御を同時最適化し、FDMで一体造形可能なソフトロボットを設計するシミュレーション基盤の共同設計フレームワークを提案した。
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？
※ 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: James Wood, André Farinha, Will Browne, Josh Pinskier, Krishna Manaswi Digumarti
分類: cs.RO
原文アブストラクト
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.
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