MineRobot：仮想環境における地下採掘ロボットのための運動学モデリングと解法を統合するフレームワーク
arXiv cs.RO / 2026/3/24
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要点
- 仮想環境で使用される地下採掘ロボットには、信頼性の高い閉ループ機構（閉鎖連鎖）の運動学が必要であるが、従来のオープンチェーンの産業用マニピュレータ向けモデリング手法は、平面四節リンク機構のような採掘メカニズムにはそのまま適用できない。
- 本論文は、採掘ロボットのアクチュエータの意味論とループ閉鎖を符号化するドメイン特化型のMining Robot Description Format（MRDF）を含むMineRobotを提案する。
- さらに、トポロジ処理パイプラインを導入し、四節リンクの部分構造を一般化関節へ収縮（コントラクト）させ、各アクチュエータに対して独立トポロジ的同値経路（Independent Topologically Equivalent Path: ITEP）を導出する。ITEPは4つの代表的（カノニカル）タイプに分類される。
- MineRobotは、カノニカルなITEPタイプからアクチュエータ中心の逐次順運動学パイプラインを構築し、逆運動学を境界制約付き最適化として定式化する。これを、ガウス–セイデル型の交互アクチュエータ更新手続きで解く。
- 実験では、仮想環境での利用シナリオに適したリアルタイム性能と頑健性が報告され、ロボット固有の手作業による運動学導出の必要性を低減できることが示されている。
