杂乱障碍物穿越的极简随机动力学模型
机器人学
2022-03-15 v4
摘要
机器人在穿越搜救等重要应用所需的杂乱大型障碍物方面仍然表现不佳。相比之下，动物非常擅长于此，通常利用与障碍物的直接物理接触而不是避开它们。在这里，为了理解杂乱障碍物穿越的动力学，我们受近期关于昆虫穿越类草梁的研究启发，开发了一个极简的随机动力学模拟。该二维模型系统由一个向前自驱动的圆形移动体组成，它在无摩擦水平面上平移并带有横向随机力，与两根形成闸门的相邻水平梁相互作用。我们发现，穿越概率随推进力单调增加，但随随机力量级先增加后减小。对于具有不同刚度的非对称梁，向刚度较小梁一侧穿越的可能性更大。这些观察结果与从势能景观方法中预期的结果一致。此外，我们将单闸门扩展为晶格配置，以形成大型杂乱障碍物场。应用马尔可夫链蒙特卡洛方法，使用从单闸门模拟获得的输入-输出概率图来预测大型障碍物场中的穿越。该方法在预测障碍物场内身体最终位置的统计分布方面实现了高精度，同时比我们的动力学模拟节省了 倍的计算时间。
引用
@article{arxiv.2112.09075,
title = {A minimalistic stochastic dynamics model of cluttered obstacle traversal},
author = {Bokun Zheng and Qihan Xuan and Chen Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.09075},
year = {2022}
}