Physical synchronization of soft self-oscillating limbs for fast and autonomous locomotion

要約

動物は、脳から体内の物理的結合への制御をオフロードすることによって、堅牢な移動運動を実現します。
逆に、人工システムの移動は集中プロセッサに依存することがよくあります。
ここでは、制御信号なしで、自己振動する手足と環境の間の物理的相互作用を通じて現れる同期歩行による、迅速かつ自律的な移動戦略を紹介します。
各手足は単一の柔らかいチューブであり、300 ヘルツに達する周波数で周期的なステップ動作を実行するには、一定の空気の流れのみが必要です。
これらの自己振動する手足をいくつか組み合わせることで、それらの物理的同期により、テザー付きおよび非テザードの移動速度が可能になり、同等の最先端のものよりも桁違いに高速になります。
私たちは、これらの一見単純なデバイスが障害物回避や走光性などの自律性を示し、あらゆるスケールで堅牢で機能的なロボットへの道を開くことを実証します。

要約(オリジナル)

Animals achieve robust locomotion by offloading regulation from the brain to physical couplings within the body. Contrarily, locomotion in artificial systems often depends on centralized processors. Here, we introduce a rapid and autonomous locomotion strategy with synchronized gaits emerging through physical interactions between self-oscillating limbs and the environment, without control signals. Each limb is a single soft tube that only requires constant flow of air to perform cyclic stepping motions at frequencies reaching 300 hertz. By combining several of these self-oscillating limbs, their physical synchronization enables tethered and untethered locomotion speeds that are orders of magnitude faster than comparable state-of-the-art. We demonstrate that these seemingly simple devices exhibit autonomy, including obstacle avoidance and phototaxis, opening up avenues for robust and functional robots at all scales.

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