Multi-gait Locomotion Planning and Tracking for Tendon-actuated Terrestrial Soft Robot (TerreSoRo)

要約

ソフト ロボットは適応力があるため、構造化されていない環境を移動するのに理想的な候補となります。
ただし、身体力学、作動、ロボット環境ダイナミクスのモデル化が複雑であるため、移動に関する課題が生じます。
これらの要因は、潜在的な自律フィールド展開と実際の自律フィールド展開との間のギャップに寄与します。
ソフトロボット移動のための閉ループ経路計画フレームワークは、現実世界の実現ギャップを埋めるために重要です。
この論文では、姿勢フィードバックを備えた TerreSoRo (Tetra-Limb Terrestrial Soft Robot) に適用される一般的な経路計画フレームワークを紹介します。
障害物がある場合のナビゲーションを容易にするために、歩行ベースの格子軌道プランナーを採用しています。
移動歩行は、環境からの学習を可能にするデータ駆動型の最適化アプローチを使用して合成されます。
軌道プランナーは、貪欲な幅優先探索戦略を採用して、衝突のない軌道を取得します。
合成された軌道は、一連の回転、その後、平行移動する歩行のペアです。
制御アーキテクチャは、高レベルと低レベルのコントローラーをリアルタイムのローカリゼーション (オーバーヘッド Web カメラを使用) と統合します。
TerreSoRo は、経路の再計画が実行される障害物のある環境を正常にナビゲートします。
私たちの知る限り、これは非空気圧式ソフトロボットのリアルタイム閉ループ経路計画の最初の例です。

要約(オリジナル)

The adaptability of soft robots makes them ideal candidates to maneuver through unstructured environments. However, locomotion challenges arise due to complexities in modeling the body mechanics, actuation, and robot-environment dynamics. These factors contribute to the gap between their potential and actual autonomous field deployment. A closed-loop path planning framework for soft robot locomotion is critical to close the real-world realization gap. This paper presents a generic path planning framework applied to TerreSoRo (Tetra-Limb Terrestrial Soft Robot) with pose feedback. It employs a gait-based, lattice trajectory planner to facilitate navigation in the presence of obstacles. The locomotion gaits are synthesized using a data-driven optimization approach that allows for learning from the environment. The trajectory planner employs a greedy breadth-first search strategy to obtain a collision-free trajectory. The synthesized trajectory is a sequence of rotate-then-translate gait pairs. The control architecture integrates high-level and low-level controllers with real-time localization (using an overhead webcam). TerreSoRo successfully navigates environments with obstacles where path re-planning is performed. To best of our knowledge, this is the first instance of real-time, closed-loop path planning of a non-pneumatic soft robot.

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