接触几何：基于自旋模型对偶的多足机器人接触规划

接触规划在运动系统中至关重要。具体而言，恰当的接触规划可实现多样行为（例如无肢运动器的侧向蜿蜒），并促成因速度而异的步态转换（例如四足运动器的走-小跑-疾驰）。接触规划的挑战不仅在于确定运动器与环境之间建立与断开接触的顺序，还包括内部形状变化序列（例如身体弯曲与肢体肩关节振荡）。大多数最先进的接触规划算法聚焦于常规机器人（如双足和四足）与常规任务（如向前运动），缺乏针对多足机器人通用接触规划的研究。在本文中，我们展示利用几何力学框架，在给定内部形状变化序列时可获得全局最优接触序列。因此，我们将接触规划问题简化为图优化问题以辨识内部形状变化。借助运动中的时空对称性，我们将图优化问题映射为自旋模型的特例，从而能在多项式时间内获得全局最优。我们将该方法应用于在六足机器人和12足蜈蚣中开发新的向前与侧向蜿蜒行为。我们通过数值与机器人物理模型验证预测，并获得了新颖且有效的运动行为。