A Reduced-Order Resistive Force Model for Robotic Foot-Mud Interactions

要約

脚式ロボットは、起伏のある地形を伴う複雑な環境での広範な探査作業に適しています。
ロボットの足と地形の相互作用を理解することは、脚式ロボットの安全な移動と歩行効率にとって重要です。
この論文では、ロボットと足と泥の相互作用のための低次抵抗力モデルを紹介します。
私たちは泥の上でのロボットの垂直移動に焦点を当て、足と泥の相互作用力をモデル化するための粘弾塑性アナログを提案します。
提案されたモデルでは、泥の粘弾性、凝集吸引力の低下、降伏などの動的挙動が明示的に議論されます。
乾燥/湿潤粒状材料との比較に加えて、力モデルを検証するために泥水侵入実験が行われます。
さまざまな条件下でのモデルの詳細な特性を明らかにするために、含水量と足の速度に対するモデル パラメーターの依存性も研究されています。
提案された力モデルは、泥だらけの地形での脚式ロボットの移動と制御を可能にするツールを提供する可能性があります。

要約(オリジナル)

Legged robots are well-suited for broad exploration tasks in complex environments with yielding terrain. Understanding robotic foot-terrain interactions is critical for safe locomotion and walking efficiency for legged robots. This paper presents a reduced-order resistive-force model for robotic-foot/mud interactions. We focus on vertical robot locomotion on mud and propose a visco-elasto-plastic analog to model the foot/mud interaction forces. Dynamic behaviors such as mud visco-elasticity, withdrawing cohesive suction, and yielding are explicitly discussed with the proposed model. Besides comparing with dry/wet granular materials, mud intrusion experiments are conducted to validate the force model. The dependency of the model parameter on water content and foot velocity is also studied to reveal in-depth model properties under various conditions. The proposed force model potentially provides an enabling tool for legged robot locomotion and control on muddy terrain.

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