超阻尼介质中基于体柔顺性的最优游泳
机器人学
2025-10-21 v2 应用物理
摘要
细长动物和机器人使用波状体柔顺性运动以穿透多样化环境。几何力学提供了一种建模和优化此类系统的方法，将规定的形状变化模式 (步态) 与 locomotion 位移相联系。然而，控制具有柔顺性的实际机器人仍需演示其实际可行性。在本工作中，我们基于几何力学开发了框架，以预测柔顺游泳者的 locomotor 性能，并搜索实现最大位移的柔顺游泳策略。我们引入了以弹性簧串联连接于关节处的柔顺性 Purcell 三连杆游泳器的扩展。使用阻力力理论推导了体动力学。将几何力学纳入运动预测和优化框架，以识别控制柔顺游泳者以实现最大位移的策略。我们在物理电缆驱动的三连杆无腿机器人上验证了框架，展示了在 varied 编程、状态相关柔顺性的 granular 介质中对 locomotor 性能的准确预测和优化。我们的结果建立了一种系统化、基于物理的用于建模和控制柔顺游泳 locomotion 的方法，突显了柔顺性作为在均匀和非均匀环境中实现稳健运动的设计特征。
关键词
引用
@article{arxiv.2510.03457,
title = {Optimal swimming with body compliance in an overdamped medium},
author = {Jianfeng Lin and Tianyu Wang and Baxi Chong and Matthew Fernandez and Zhaochen Xu and Daniel I. Goldman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.03457},
year = {2025}
}