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考虑肌腱缠绕与捷径的肌腱驱动机器人设计优化

Design optimization of tendon-driven robots considering tendon wrapping and shortcut

Yuta Sahara, Kento Kawaharazuka, Kei Okada

arXiv 2610.09645首次发表:更新:

发表机构

The University of Tokyo(东京大学)

机构由 AI 辅助整理,请以论文原文为准。

AI 中文总结

本研究提出一种基于NSGA-II的多目标优化方法,通过肌腱缠绕与捷径效应平衡扭矩与厚度,获得帕累托最优设计,为紧凑高扭矩臂提供设计指南。

AI 中文摘要

本研究提出了一种用于肌腱驱动臂设计的多目标优化方法,通过肌腱缠绕与捷径效应来解决关节扭矩与臂厚之间的固有权衡。我们将问题表述为同时最大化扭矩并最小化厚度,并使用NSGA-II算法进行求解。该算法优化了肌腱路径、滑轮配置和附着点。结果显示,帕累托最优设计通过策略性捷径实现了有效的力臂扩展,为紧凑型高扭矩臂提供了实用设计指南。优化后的配置展现出超越传统设计直觉的非平凡模式,为工程高效机器人系统提供了新的见解。

英文摘要

This study proposes a multi-objective optimization method for tendon-driven arm design, addressing the inherent trade-off between joint torque and arm thickness through tendon wrapping and shortcut effects. We formulate the problem to simultaneously maximize torque and minimize thickness, solved using NSGA-II. The algorithm optimizes tendon routing, pulley configurations, and attachment points. Results reveal Pareto-optimal designs with effective moment arm expansion via strategic shortcuts, providing practical guidelines for compact high-torque arms. The optimized configurations demonstrate non-trivial patterns beyond conventional design intuition, offering new insights for engineering efficient robotic systems.

CommentsAccepted to Advanced Robotics, website: https://haraduka.github.io/opt-wrap-shortcut

DOI:10.1080/01691864.2026.2723650

论文原文

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