Quadrupedal Spine Control Strategies: Exploring Correlations Between System Dynamic Responses and Human Perspectives

要約

彼らの生物学的ないとことは異なり、既存の四角形ロボットの大部分は硬いシャーシで構築されています。
これにより、カブトムシのようなまたははっきりとロボット的な動きが発生し、哺乳類の動きの自然な流動性が欠けています。
脊椎構成を備えた四葉ロボットに関する既存の文献は、主にエネルギー効率に焦点を当てており、人間とロボットの相互作用シナリオの影響を考慮していません。
私たちの貢献には、4度の自由脊椎を備えた四角形ロボットのさまざまな軌道生成戦略の初期調査と、そのような方法が固定された脊椎ベースラインと比較して歩行自然性の人間の認識に与える影響に関する分析が含まれます。
戦略は、ウォーキング、トロッティング、ターニングシミュレーションのビデオを使用して評価されました。
開発された4つの異なる戦略の中で、最適化された時間は変化し、フットトラッキング戦略は、50人の参加者とのランダム化試験でベースラインよりも自然であると認識されていました。
いずれの戦略も、無脊椎のベースラインにわたってエネルギー効率の改善を実証していませんが、一部の戦略は高速での足音の一貫性が大きいことを示しました。
より自然な移動パターンから引き出された好感度が高いことを考えると、このタイプのロボットは、エネルギー効率が主な関心事ではない高齢者ケアなどのソーシャルロボットシナリオのアプリケーションの可能性を示します。

要約(オリジナル)

Unlike their biological cousins, the majority of existing quadrupedal robots are constructed with rigid chassis. This results in motion that is either beetle-like or distinctly robotic, lacking the natural fluidity characteristic of mammalian movements. Existing literature on quadrupedal robots with spinal configurations primarily focuses on energy efficiency and does not consider the effects in human-robot interaction scenarios. Our contributions include an initial investigation into various trajectory generation strategies for a quadrupedal robot with a four degree of freedom spine, and an analysis on the effect that such methods have on human perception of gait naturalness compared to a fixed spine baseline. The strategies were evaluated using videos of walking, trotting and turning simulations. Among the four different strategies developed, the optimised time varying and the foot-tracking strategies were perceived to be more natural than the baseline in a randomised trial with 50 participants. Although none of the strategies demonstrated any energy efficiency improvements over the no-spine baseline, some showed greater footfall consistency at higher speeds. Given the greater likeability drawn from the more natural locomotion patterns, this type of robot displays potential for applications in social robot scenarios such as elderly care, where energy efficiency is not a primary concern.

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