Breaking Symmetries Leads to Diverse Quadrupedal Gaits

要約

対称性は、さまざまな方法で脚の移動に現れます。
脚システムが定期的に動き始める場所に関係なく、胴体と四肢は同様の方法で互いの動きに調整します。
また、自然界で観察される多くの歩行では、胴体の両側の脚はまったく同じように動きますが、位相がわずか半周期ずれている場合もあります。
さらに、一部の動物が前進したり後退したりするとき、その動きはまるで時間が逆になったかのように驚くほど似ています。
この研究は、これらの現象を一般化し、群理論の用語を使用して脚の移動における対称性の正式な定義を提案することを目的としています。
プロンキング、バウンド、ハーフバウンド、ギャロッピングなどの一般的な四足歩行の対称性について議論されています。
さらに、バネ質量モデルは、対称性の破れが脚システムの歩行をどのように変化させるかを実証するために使用されています。
対称性を研究することで、特定のロボット設計にどのような歩容が適しているかについての洞察が得られたり、ロボット工学者が特定の歩容を使用してより機敏で効率的なロボット コントローラーを設計できるようになったりする可能性があります。

要約(オリジナル)

Symmetry manifests itself in legged locomotion in a variety of ways. No matter where a legged system begins to move periodically, the torso and limbs coordinate with each other’s movements in a similar manner. Also, in many gaits observed in nature, the legs on both sides of the torso move in exactly the same way, sometimes they are just half a period out of phase. Furthermore, when some animals move forward and backward, their movements are strikingly similar as if the time had been reversed. This work aims to generalize these phenomena and propose formal definitions of symmetries in legged locomotion using group theory terminology. Symmetries in some common quadrupedal gaits such as pronking, bounding, half-bounding, and galloping have been discussed. Moreover, a spring-mass model has been used to demonstrate how breaking symmetries can alter gaits in a legged system. Studying the symmetries may provide insight into which gaits may be suitable for a particular robotic design, or may enable roboticists to design more agile and efficient robot controllers by using certain gaits.

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