通过调制体波动来操控细长多腿机器人
机器人学
2025-06-04 v2
摘要
千足虫因其众多腿部以及由身体驱动的控制机制, 在多样化的环境中展现出卓越的机动性。通过借鉴类似的形态学和控制策略, 其机器人对应物也表现出有效的陆地 locomotion (陆地运动)。然而, 这些多腿机器人的成功主要局限于前向运动; steering (驾驭) 研究相对较少, 这部分原因在于难以协调高度自由度的机器人以可预测的平面轨迹为导向。为此, 我们借鉴基于几何力学(GM)的控制方案, 应用于在高度阻尼环境中的细长系统的 locomotion。我们将细长、 多腿系统建模为高度摩擦环境中的 "陆地游泳者", 并实现基于细长、 无肢系统低阶模板的 steering 方法。我们识别出一种有效的转向策略, 通过叠加侧向身体波动的两条旅行波, 并进一步探索 "转向波" 的变体, 以实现多样化的弧形轨迹控制。我们在机器人物理模型上测试了所假设的调制方案, 并验证了 steering 轨迹与理论预测位移之间的一致性。随后, 我们将该控制框架应用于 Ground Control Robotics 的细长多腿机器人 Major Tom, 使用这些运动原语构建平面运动, 并在不同地形上实现闭环控制。我们的工作为在平面上控制这些高度移动性装置提供了系统性框架, 基于位移序列的低阶模型。
引用
@article{arxiv.2410.01050,
title = {Steering Elongate Multi-legged Robots By Modulating Body Undulation Waves},
author = {Esteban Flores and Baxi Chong and Daniel Soto and Daniel I. Goldman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.01050},
year = {2025}
}