能量最优弹性的条件及其对仿生推进系统的启示
机器人学
2022-06-22 v1 应用物理
摘要
最小化周期运动相关的能耗是广泛技术与生物体的共同优先事项——其中包括许多飞行昆虫物种，对它们而言扑翼飞行是一种维持生命的运动方式。为追求这一优先目标，常出现如下问题：如何向驱动、振荡系统中引入弹性，以最小化驱动器功耗？在此，我们在一系列一般系统中探讨该问题，并得到了一些令人惊讶的答案。例如，人们普遍假设，若系统动力学为线性，则线性谐振弹性是唯一最优选择。我们则相反地证明，存在具有等价最优性的非线性弹性，并给出了在一般系统中构造这些弹性的简洁方法。这是线性与非线性动力学的一项新原理，从根本上改变了广泛动力系统中能量最优问题必须被探讨的方式。此外，我们展示了该原理如何实现新型最优系统设计，包括非线性系统中的最优单向驱动；用于最优仿生推进系统设计的新工具；以及对不同生物体中结构弹性作用的新见解。
引用
@article{arxiv.2109.09172,
title = {Conditions for energetically-optimal elasticity and their implications for biomimetic propulsion systems},
author = {Arion Pons and Tsevi Beatus},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.09172},
year = {2022}
}
备注
42 pages, 5 figures