基于自然动力学的弹性蛇形机器人运动
机器人学
2026-05-14 v1
摘要
自然界表明，利用机器人系统的弹性特性和自然动力学可以提高其运动效率。先前的弹性蛇形机器人研究支持这一假设，但尚未充分利用系统的非线性动态行为。近期的特征流形理论进展使我们能够更好地表征复杂非线性系统中的自然动力学。本文研究是否存在以及如何利用 kinematic 弹性蛇形机器人非线性自然动力学来设计高效运动模式。本文提出两种基于自然动力学的运动模式，并与基于动力学的先进方法进行比较。结果表明，基于在两个非线性正规模之间切换的运动模式并不提高机器人运动效率。相反，基于非制动周期轨迹（非制动轨道）的运动模式在能量保守情况下 perfectly 高效。进一步的摩擦模拟表明，在更真实的情景下，非制动轨道运动模式在刚性系统的基准运动模式之上实现更高的效率。总体而言，本次调查为基于自然动力学的运动模式设计提供了有前景的见解，推动进一步的研究。
引用
@article{arxiv.2604.17895,
title = {Locomotion of an Elastic Snake Robot via Natural Dynamics},
author = {Tristan Ehlert and Arne Sachtler and Annika Schmidt and Davide Calzolari and Alin Albu-Schäffer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.17895},
year = {2026}
}