Geometric Mechanics of Simultaneous Nonslip Contact in a Planar Quadruped

要約

この論文では、滑りにくい四足歩行の 2 拍歩行を生成するための幾何学的フレームワークを開発します。
私たちは、接触状態の代理モデルとして 4 つのバー機構を考慮し、歩行生成を支援する形状変化基礎、運動の行列方程式としてのローカル接続、および正味の移動をモデル化するための層別パネルなどの幾何学的ツールを開発します。
前の作品\cite{prasad2023contactswitch} と同じです。
速歩のような四足歩行システムの標準的な 2 拍歩行では、形状空間が 2 つの等しい分離された部分空間に分割されます。
各部分空間で生成される部分歩容は独立して設計され、適切な位相調整と組み合わせると、システムの幾何学的性質により変位が合計される 2 拍歩容が生成されます。
形状変化ベースの流れとして定義されたサブゲイトに「スケーリング」および「スライド」制御ノブを追加することで、任意の平面四足システムを継続的に操縦します。
これは、スケーリング入力を使用して変調されると並進異方性を示します。
滑り入力によって引き起こされるステアリングを特徴付けるために、平均経路曲率関数を解析的に定義し、幾何学的滑り止め接触モデリングフレームワークを使用してステアリング歩容を生成できることを示します。

要約(オリジナル)

In this paper, we develop a geometric framework for generating non-slip quadrupedal two-beat gaits. We consider a four-bar mechanism as a surrogate model for a contact state and develop the geometric tools such as shape-change basis to aid in gait generation, local connection as the matrix-equation of motion, and stratified panels to model net locomotion in line with previous work\cite{prasad2023contactswitch}. Standard two-beat gaits in quadrupedal systems like trot divide the shape space into two equal, decoupled subspaces. The subgaits generated in each subspace space are designed independently and when combined with appropriate phasing generate a two-beat gait where the displacements add up due to the geometric nature of the system. By adding “scaling’ and “sliding’ control knobs to subgaits defined as flows over the shape-change basis, we continuously steer an arbitrary, planar quadrupedal system. This exhibits translational anisotropy when modulated using the scaling inputs. To characterize the steering induced by sliding inputs, we define an average path curvature function analytically and show that the steering gaits can be generated using a geometric nonslip contact modeling framework.

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