Nonlinear stiffness allows passive dynamic hopping for one-legged robots with an upright trunk

要約

テンプレート モデルは、ロボットのホッピングや走行の制御ダイナミクスを簡素化するためによく使用されます。
このようなシステムではパッシブ リミット サイクルが出現し、エネルギー効率の高い制御に利用できます。
移動における大きな課題は、股関節が重心 (CoM) からオフセットされている場合に体幹を安定させることです。
脚の慣性モーメントにより、遊脚期がこのプロセスで大きな役割を果たします。
ただし、多くのテンプレート モデルは脚の質量を無視します。
この研究では、著者らは、剛性の体幹と脚に加え、CoM から変位した股関節を備えたロボット ホッパー モデル (RHM) を検討します。
線形ヒップ スプリングが与えられた場合、このようなモデルには受動的リミット サイクルが存在しないことが以前に示されています。
この研究では、代わりに非線形ヒップ スプリングを使用した場合に受動的リミット サイクルが見つかることを示します。
著者の知る限り、このタイプのシステムで受動的なリミット サイクルが発見されたのはこれが初めてです。

要約(オリジナル)

Template models are frequently used to simplify the control dynamics for robot hopping or running. Passive limit cycles can emerge for such systems and be exploited for energy-efficient control. A grand challenge in locomotion is trunk stabilization when the hip is offset from the center of mass (CoM). The swing phase plays a major role in this process due to the moment of inertia of the leg; however, many template models ignore the leg mass. In this work, the authors consider a robot hopper model (RHM) with a rigid trunk and leg plus a hip that is displaced from the CoM. It has been previously shown that no passive limit cycle exists for such a model given a linear hip spring. In this work, we show that passive limit cycles can be found when a nonlinear hip spring is used instead. To the authors’ knowledge, this is the first time that a passive limit cycle has been found for this type of system.

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