ByteWrist : Un poignet robotique parallèle permettant un mouvement flexible et anthropomorphique dans des espaces confinés

ByteWrist: A Parallel Robotic Wrist Enabling Flexible and Anthropomorphic Motion for Confined Spaces

September 22, 2025

papers.authors: Jiawen Tian, Liqun Huang, Zhongren Cui, Jingchao Qiao, Jiafeng Xu, Xiao Ma, Zeyu Ren

cs.AI

papers.abstract

Cet article présente ByteWrist, un nouveau poignet parallèle hautement flexible et anthropomorphique pour la manipulation robotique. ByteWrist surmonte les limitations critiques des poignets série et parallèle existants dans les opérations en espaces restreints grâce à un mécanisme d'entraînement parallèle compact à trois étages intégré avec des liaisons terminales en forme d'arc. La conception permet un mouvement RPY (Roulis-Tangage-Lacet) précis tout en conservant une compacité exceptionnelle, la rendant particulièrement adaptée aux environnements complexes non structurés tels que les services domestiques, l'assistance médicale et l'assemblage de précision. Les innovations clés incluent : (1) des liaisons motorisées à trois étages imbriquées qui minimisent le volume tout en permettant un contrôle multi-DOF indépendant, (2) des liaisons terminales en forme d'arc qui optimisent la transmission de force et étendent la plage de mouvement, et (3) une bille de support centrale fonctionnant comme une articulation sphérique qui améliore la rigidité structurelle sans compromettre la flexibilité. Par ailleurs, nous présentons une modélisation cinématique complète incluant la cinématique directe/inverse et une solution numérique du Jacobien pour un contrôle précis. Empiriquement, nous observons que ByteWrist démontre de fortes performances en matière de maniabilité dans les espaces restreints et dans les tâches de manipulation coopérative à deux bras, surpassant les systèmes basés sur Kinova. Les résultats indiquent des améliorations significatives en termes de compacité, d'efficacité et de rigidité par rapport aux conceptions traditionnelles, établissant ByteWrist comme une solution prometteuse pour la manipulation robotique de nouvelle génération dans des environnements contraints.

English

This paper introduces ByteWrist, a novel highly-flexible and anthropomorphic parallel wrist for robotic manipulation. ByteWrist addresses the critical limitations of existing serial and parallel wrists in narrow-space operations through a compact three-stage parallel drive mechanism integrated with arc-shaped end linkages. The design achieves precise RPY (Roll-Pitch-Yaw) motion while maintaining exceptional compactness, making it particularly suitable for complex unstructured environments such as home services, medical assistance, and precision assembly. The key innovations include: (1) a nested three-stage motor-driven linkages that minimize volume while enabling independent multi-DOF control, (2) arc-shaped end linkages that optimize force transmission and expand motion range, and (3) a central supporting ball functioning as a spherical joint that enhances structural stiffness without compromising flexibility. Meanwhile, we present comprehensive kinematic modeling including forward / inverse kinematics and a numerical Jacobian solution for precise control. Empirically, we observe ByteWrist demonstrates strong performance in narrow-space maneuverability and dual-arm cooperative manipulation tasks, outperforming Kinova-based systems. Results indicate significant improvements in compactness, efficiency, and stiffness compared to traditional designs, establishing ByteWrist as a promising solution for next-generation robotic manipulation in constrained environments.