ByteWrist: Un Polso Robotico Parallelo che Abilita Movimenti Flessibili e Antropomorfi per Spazi Ristretti

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

September 22, 2025

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

cs.AI

Abstract

Questo articolo introduce ByteWrist, un innovativo polso parallelo altamente flessibile e antropomorfo per la manipolazione robotica. ByteWrist affronta le limitazioni critiche dei polsi seriali e paralleli esistenti nelle operazioni in spazi ristretti attraverso un meccanismo di azionamento parallelo compatto a tre stadi integrato con collegamenti terminali ad arco. Il design consente un preciso movimento RPY (Roll-Pitch-Yaw) mantenendo un'eccezionale compattezza, rendendolo particolarmente adatto per ambienti complessi e non strutturati come l'assistenza domestica, l'assistenza medica e l'assemblaggio di precisione. Le innovazioni chiave includono: (1) collegamenti motorizzati a tre stadi annidati che minimizzano il volume consentendo un controllo multi-DOF indipendente, (2) collegamenti terminali ad arco che ottimizzano la trasmissione della forza e ampliano la gamma di movimento, e (3) una sfera di supporto centrale che funge da giunto sferico, migliorando la rigidità strutturale senza compromettere la flessibilità. Nel frattempo, presentiamo una modellazione cinematica completa che include la cinematica diretta/inversa e una soluzione numerica del Jacobiano per un controllo preciso. Empiricamente, osserviamo che ByteWrist dimostra prestazioni eccellenti nella manovrabilità in spazi ristretti e nei compiti di manipolazione cooperativa a due bracci, superando i sistemi basati su Kinova. I risultati indicano miglioramenti significativi in termini di compattezza, efficienza e rigidità rispetto ai design tradizionali, stabilendo ByteWrist come una soluzione promettente per la manipolazione robotica di prossima generazione in ambienti vincolati.

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.