論文の概要: Enabling Autonomous Navigation in a Snake Robot through Visual-Inertial Odometry and Closed-Loop Trajectory Tracking Control
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.11886v1
- Date: Tue, 09 Dec 2025 05:17:42 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-23 08:17:40.316259
- Title: Enabling Autonomous Navigation in a Snake Robot through Visual-Inertial Odometry and Closed-Loop Trajectory Tracking Control
- Title（参考訳）: 視覚慣性オドメトリーと閉ループ軌道追尾制御によるスネークロボットの自律走行の実現
- Authors: Mohammed Irfan Ali,
- Abstract要約: スネークロボットは、従来のローバーに到達できない極端な地形を横断する例外的な移動手段を提供する。
この論文は、惑星探査用に設計された11自由度モジュラーヘビロボットCOBRAのための完全な自律パイプラインを開発する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Snake robots offer exceptional mobility across extreme terrain inaccessible to conventional rovers, yet their highly articulated bodies present fundamental challenges for autonomous navigation in environments lacking external tracking infrastructure. This thesis develops a complete autonomy pipeline for COBRA, an 11 degree-of-freedom modular snake robot designed for planetary exploration. While the robot's biologically inspired serpentine gaits achieve impressive mobility, prior work has relied entirely on open-loop teleoperation. This approach integrates onboard visual-inertial SLAM, reduced-order state estimation, and closed-loop trajectory tracking to enable autonomous waypoint navigation. A depth camera paired with edge computing performs real-time localization during dynamic locomotion, validated against motion-capture ground truth to characterize drift behavior and failure modes unique to snake robot platforms. A reduced-order framework estimates Center-of-Mass pose, driving a closed-loop controller that modulates CPG gait parameters through distance-dependent yaw error blending. Physical experiments validate the complete system, demonstrating accurate multi-waypoint tracking and establishing foundations for autonomous snake robot navigation.
- Abstract（参考訳）: スネークロボットは、従来のローバーに到達不可能な極端な地形を横断する異例の移動手段を提供するが、その高度に明瞭な体質は、外部の追跡インフラを欠いた環境において、自律的なナビゲーションの基本的な課題を提示する。
この論文は、惑星探査用に設計された11自由度モジュラーヘビロボットCOBRAのための完全な自律パイプラインを開発する。
ロボットの生物学的にインスパイアされたサーペンチン歩行は、印象的な移動性を実現する一方で、以前の作業は、完全にオープンループの遠隔操作に依存していた。
このアプローチは、オンボードの視覚慣性SLAM、低次状態推定、クローズドループ軌道追跡を統合して、自律的なウェイポイントナビゲーションを可能にする。
エッジコンピューティングと組み合わせたディープカメラは、ダイナミックな移動中にリアルタイムなローカライゼーションを行い、モーションキャプチャーグラウンドの真実に対して検証し、ヘビロボットプラットフォーム特有のドリフト挙動と障害モードを特徴付ける。
縮小順序フレームワークは、Center-of-Massのポーズを推定し、距離依存のヨーエラーブレンディングによってCPG歩行パラメータを変調するクローズドループコントローラを駆動する。
物理的実験は、完全なシステムを検証するとともに、正確なマルチウェイポイント追跡を実証し、自律的なヘビロボットナビゲーションの基礎を確立する。
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