利用动态四足机器人穿越陡峭颗粒状火星类比斜坡
机器人学
2021-06-04 v1
摘要
月球和火星等天体主要被松散的颗粒状土壤覆盖,这是(轮式)机器人系统 notoriously 难以穿越的地形。在此,我们展示了利用动态行走四足机器人 SpaceBok 穿越陡峭颗粒状斜坡的实验工作。为适应这一挑战性环境,我们开发了被动自适应平面足并优化了抓地齿垫,以在平整和倾斜颗粒土壤上减少下陷并增加牵引力。单足实验表明,每足 110 cm2 的大表面积即使在高度易塌陷土壤(ES-1)上也将下陷降至可接受水平。与无抓地齿设计相比,实现若干 12 mm 抓地齿刀片在颗粒介质上将牵引力提高了 22% 至 66%。结合地形自适应行走控制器,我们首次验证了在高达 25°(测试台最大值)的火星类比斜坡上的静态与动态运动。我们针对稳定性(安全性)、速度和能耗评估了点足与平面足之间以及静态与动态步态之间的性能。我们表明动态步态比静态步态能量效率更高,但在陡坡上风险更大。我们的测试还揭示,当坡度接近土壤内摩擦角时,由于剪切,平面足的能耗急剧增加。点足因其过度下陷受滑移影响较小,但反之易于失稳和绊倒。我们基于发现提出并讨论了用于进入火星陡峭地形的安全且节能的全局路径规划策略。
引用
@article{arxiv.2106.01974,
title = {Traversing Steep and Granular Martian Analog Slopes With a Dynamic Quadrupedal Robot},
author = {Hendrik Kolvenbach and Philip Arm and Elias Hampp and Alexander Dietsche and Valentin Bickel and Benjamin Sun and Christoph Meyer and Marco Hutter},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.01974},
year = {2021}
}