通过软驱动脊柱侧向弯曲优化机器鼠的动态平衡
机器人学
2024-03-05 v1
摘要
利用脊柱保持平衡是哺乳动物通过肌肉力量以最有效方式调整身体姿态的生理机制。因此，我们可以看到许多残疾的四足动物即使只有三条腿仍能站立或行走。本文研究了基于质心 (CoM) 与支持区域之间受脊柱弯曲影响的空间关系，在小跑步态期间动态平衡的优化。在小跑过程中，机器人平衡显著受到 CoM 到由对角落脚点形成的支持区域距离的影响。在此背景下，能够修改落脚点位置的脊柱侧向弯曲有望优化小跑期间的平衡。本文使用配备软驱动脊柱的机器鼠探索了这一现象。基于脊柱的侧向弯曲，我们建立了一个运动学模型来量化脊柱弯曲对小跑步态期间机器人平衡的影响。随后，我们开发了一种针对脊柱弯曲的优化控制器，旨在在不改变腿部运动的情况下增强平衡。我们通过广泛的模拟和在机器鼠上进行的物理实验评估了所提出控制器的有效性。与基于无脊柱的小跑步态控制器和具有脊柱侧向弯曲的小跑步态控制器相比，我们提出的优化控制器有效地提高了机器人的动态平衡，并在小跑期间保持了所需的运动。
引用
@article{arxiv.2403.00944,
title = {Optimizing Dynamic Balance in a Rat Robot via the Lateral Flexion of a Soft Actuated Spine},
author = {Yuhong Huang and Zhenshan Bing and Zitao Zhang and Genghang Zhuang and Kai Huang and Alois Knoll},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.00944},
year = {2024}
}