ByteWrist: Een Parallelle Robotpols die Flexibele en Antropomorfe Beweging Mogelijk Maakt voor Beperkte Ruimtes

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

September 22, 2025

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

cs.AI

Samenvatting

Dit artikel introduceert ByteWrist, een nieuw, zeer flexibel en antropomorf parallel polsmechanisme voor robotmanipulatie. ByteWrist adresseert de kritieke beperkingen van bestaande seriële en parallelle polsmechanismen bij operaties in nauwe ruimtes door middel van een compact drietraps parallel aandrijvingsmechanisme geïntegreerd met boogvormige eindverbindingen. Het ontwerp bereikt precieze RPY (Roll-Pitch-Yaw) bewegingen terwijl het een uitzonderlijke compactheid behoudt, wat het bijzonder geschikt maakt voor complexe ongestructureerde omgevingen zoals huishoudelijke diensten, medische assistentie en precisieassemblage. De belangrijkste innovaties omvatten: (1) een genest drietraps motor-aangedreven verbindingsmechanisme dat het volume minimaliseert terwijl het onafhankelijke multi-DOF controle mogelijk maakt, (2) boogvormige eindverbindingen die de krachtoverdracht optimaliseren en het bewegingsbereik vergroten, en (3) een centrale ondersteunende bal die functioneert als een sferisch gewricht en de structurele stijfheid verhoogt zonder de flexibiliteit aan te tasten. Tegelijkertijd presenteren we een uitgebreide kinematische modellering, inclusief voorwaartse / inverse kinematica en een numerieke Jacobiaanse oplossing voor precieze controle. Empirisch observeren we dat ByteWrist sterke prestaties vertoont in manoeuvreerbaarheid in nauwe ruimtes en taken voor coöperatieve manipulatie met twee armen, waarbij het Kinova-gebaseerde systemen overtreft. De resultaten wijzen op significante verbeteringen in compactheid, efficiëntie en stijfheid in vergelijking met traditionele ontwerpen, wat ByteWrist positioneert als een veelbelovende oplossing voor de volgende generatie robotmanipulatie in beperkte omgevingen.

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.