三维运动肌肉型章鱼臂的能量整形控制
系统与控制
2023-02-02 v1 机器人学
系统与控制
生物物理
摘要
灵活的章鱼臂展现出协调大量自由度并执行复杂操纵任务的卓越能力。因此，这些系统持续吸引着生物学家与机器人学家的关注。在本文中，我们建立了配备生物力学逼真肌肉驱动的软体章鱼臂三维模型。考虑了所有主要肌群施加的内力与内力矩。描述了一种能量整形控制方法，以协调肌肉活动从而在三维空间中抓取与触及。本文的主要贡献为：(i) 对主要肌群建模以引发三维运动；(ii) 基于储能函数的肌肉激活数学公式；以及 (iii) 通过求解特殊欧几里得群 SE(3) 中的优化问题，设计任务特定平衡构型的计算高效流程。随后基于优化问题解所产生的协态变量迭代计算肌肉控制。该方法在物理精确的软件环境 Elastica 中进行了数值演示。报告了模拟观测章鱼行为的数值实验结果。
引用
@article{arxiv.2209.04089,
title = {Energy Shaping Control of a Muscular Octopus Arm Moving in Three Dimensions},
author = {Heng-Sheng Chang and Udit Halder and Chia-Hsien Shih and Noel Naughton and Mattia Gazzola and Prashant G. Mehta},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.04089},
year = {2023}
}