Tethered Variable Inertial Attitude Control Mechanisms through a Modular Jumping Limbed Robot

要約

この論文では、低重力環境での惑星探査用に設計されたモジュール式跳肢ロボット用のテザー可変慣性姿勢制御機構の概念を紹介します。
SPLITTERと名付けられたこのシステムは、テザーで接続された2台の10kg未満の四足歩行ロボットで構成されており、慣性モーフィング技術を使用して連続的なジャンプ歩行を実行し、飛行中の安定化を行うことができます。
モデル予測制御 (MPC) を通じて、手足とテザーの長さを調整してシステムの主慣性モーメントを調整することによる姿勢制御が実証されました。
私たちの結果は、この制御戦略により、従来のフライホイールベースのシステムを必要とせず、または空気力学に依存することなく、ロボットが飛行段階中に安定することを可能にし、このアプローチが質量効率が高く、小規模の惑星ロボットの連続ジャンプに理想的であることを示しています。
この論文では、力学、慣性モーフィングのための MPC 定式化、アクチュエータ要件、およびシミュレーション結果の概要を説明し、月や小惑星のような低重力環境における小規模探査車の機敏な探査の可能性を示しています。

要約(オリジナル)

This paper presents the concept of a tethered variable inertial attitude control mechanism for a modular jumping-limbed robot designed for planetary exploration in low-gravity environments. The system, named SPLITTER, comprises two sub-10 kg quadrupedal robots connected by a tether, capable of executing successive jumping gaits and stabilizing in-flight using inertial morphing technology. Through model predictive control (MPC), attitude control was demonstrated by adjusting the limbs and tether length to modulate the system’s principal moments of inertia. Our results indicate that this control strategy allows the robot to stabilize during flight phases without needing traditional flywheel-based systems or relying on aerodynamics, making the approach mass-efficient and ideal for small-scale planetary robots’ successive jumps. The paper outlines the dynamics, MPC formulation for inertial morphing, actuator requirements, and simulation results, illustrating the potential of agile exploration for small-scale rovers in low-gravity environments like the Moon or asteroids.

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