Dynamic modeling of wing-assisted inclined running with a morphing multi-modal robot

要約

ロボットの設計は自然から多くのインスピレーションを得ることができます。自然には、多機能の付属肢を使用して複雑な地形を移動するための、復元力とフォールトトレラント性の高い移動戦略の例が数多くあります。
たとえば、Chukar 鳥や Hoatzin 鳥は、翼を四足歩行や急な路面を登るための翼補助インクラインランニング (WAIR) に再利用できます。
私たちは自然からインスピレーションを得て、多機能スラスター ホイール付属物を備えたモーフィング ロボットを設計しました。これにより、ロボットは探査機、クワッド ローター、移動式倒立振子 (MIP) などのモードに変形して移動モードを変更できます。
この作業では、動的モデルを導出し、WAIR を実行する非線形モデル予測コントローラーを定式化して、ロボットの独自の機能を紹介します。
数値シミュレーションと実験でモデルとコントローラーを実装し、その実現可能性と変形マルチモーダル ロボットの機能を示しました。

要約(オリジナル)

Robot designs can take many inspirations from nature, where there are many examples of highly resilient and fault-tolerant locomotion strategies to navigate complex terrains by using multi-functional appendages. For example, Chukar and Hoatzin birds can repurpose their wings for quadrupedal walking and wing-assisted incline running (WAIR) to climb steep surfaces. We took inspiration from nature and designed a morphing robot with multi-functional thruster-wheel appendages that allows the robot to change its mode of locomotion by transforming into a rover, quad-rotor, mobile inverted pendulum (MIP), and other modes. In this work, we derive a dynamic model and formulate a nonlinear model predictive controller to perform WAIR to showcase the unique capabilities of our robot. We implemented the model and controller in a numerical simulation and experiments to show their feasibility and the capabilities of our transforming multi-modal robot.

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