Robot Design Optimization with Rotational and Prismatic Joints using Black-Box Multi-Objective Optimization

要約

一般にロボットは回転関節とリンクを直列に組み合わせた構造を持っています。
一方、直動関節、クローズドリンク、ワイヤー駆動など、さまざまな関節機構が実用化されています。
これまでの研究では、個々の機構に着目し、リンクの長さや関節の配置を最適化することで、与えられたタスクを達成できるロボットを設計する手法が提案されてきました。
本研究では、異なる種類の関節、特に回転関節と直動関節を組み合わせたロボットの設計最適化手法を提案します。
目的は、ブラックボックスの多目的最適化アプローチを利用して、目的のタスクを達成しながら関節の数とリンクの長さを最小限に抑えるロボットを自動的に生成することです。
これにより、得られたパレート解を通じて多様な物体デザインを同時に観察することが可能となります。
私たちの発見は、回転ジョイントと直動ジョイントの実際的な既知の組み合わせの出現と、新しいジョイントの組み合わせの発見を裏付けています。

要約(オリジナル)

Robots generally have a structure that combines rotational joints and links in a serial fashion. On the other hand, various joint mechanisms are being utilized in practice, such as prismatic joints, closed links, and wire-driven systems. Previous research have focused on individual mechanisms, proposing methods to design robots capable of achieving given tasks by optimizing the length of links and the arrangement of the joints. In this study, we propose a method for the design optimization of robots that combine different types of joints, specifically rotational and prismatic joints. The objective is to automatically generate a robot that minimizes the number of joints and link lengths while accomplishing a desired task, by utilizing a black-box multi-objective optimization approach. This enables the simultaneous observation of a diverse range of body designs through the obtained Pareto solutions. Our findings confirm the emergence of practical and known combinations of rotational and prismatic joints, as well as the discovery of novel joint combinations.

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