論文の概要: Dynamic Modeling and MPC for Locomotion of Tendon-Driven Soft Quadruped
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.16371v1
- Date: Wed, 18 Feb 2026 11:14:22 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-23 08:17:41.54003
- Title: Dynamic Modeling and MPC for Locomotion of Tendon-Driven Soft Quadruped
- Title（参考訳）: 腱駆動型ソフト四足歩行の動的モデリングとMPC
- Authors: Saumya Karan, Neerav Maram, Suraj Borate, Madhu Vadali,
- Abstract要約: SLOT(Soft Legged Omnidirectional Tetrapod)は3DプリントされたTPU脚を持つ腱駆動の柔らかい四足歩行ロボットである。
各脚は離散コッサートロッド理論を用いて変形可能な連続体としてモデル化される。
モジュラー・ボディ・モデリング・フレームワークが導入され、従順な脚のダイナミクスが表現される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: SLOT (Soft Legged Omnidirectional Tetrapod), a tendon-driven soft quadruped robot with 3D-printed TPU legs, is presented to study physics-informed modeling and control of compliant legged locomotion using only four actuators. Each leg is modeled as a deformable continuum using discrete Cosserat rod theory, enabling the capture of large bending deformations, distributed elasticity, tendon actuation, and ground contact interactions. A modular whole-body modeling framework is introduced, in which compliant leg dynamics are represented through physically consistent reaction forces applied to a rigid torso, providing a scalable interface between continuum soft limbs and rigid-body locomotion dynamics. This formulation allows efficient whole-body simulation and real-time control without sacrificing physical fidelity. The proposed model is embedded into a convex model predictive control framework that optimizes ground reaction forces over a 0.495 s prediction horizon and maps them to tendon actuation through a physics-informed force-angle relationship. The resulting controller achieves asymptotic stability under diverse perturbations. The framework is experimentally validated on a physical prototype during crawling and walking gaits, achieving high accuracy with less than 5 mm RMSE in center of mass trajectories. These results demonstrate a generalizable approach for integrating continuum soft legs into model-based locomotion control, advancing scalable and reusable modeling and control methods for soft quadruped robots.
- Abstract（参考訳）: 3DプリントしたTPU脚を持つ腱駆動の柔らかい四足歩行ロボットSLOT(Soft Legged Omnidirectional Tetrapod)が,4つのアクチュエータのみを用いて物理インフォームドモデリングと足歩行の制御について検討した。
各脚は離散コセラットロッド理論を用いて変形可能な連続体としてモデル化され、大きな曲げ変形、分散弾性、腱運動、接地相互作用の捕捉を可能にする。
剛体胴体に適用された物理的に一貫した反応力によって適合脚の力学を表現し、連続軟部肢と剛体運動力学の間のスケーラブルなインターフェースを提供するモジュラー全身モデリングフレームワークが導入された。
この定式化は、物理的忠実さを犠牲にすることなく、効率的な全身シミュレーションとリアルタイム制御を可能にする。
提案モデルは,0.495sの予測地平線上での地表面反応力を最適化する凸モデル予測制御フレームワークに組み込まれ,物理インフォームド力-角関係を通したテントン運動にマッピングする。
結果として生じる制御器は、様々な摂動の下で漸近安定性を達成する。
このフレームワークは、クロールおよびウォーキングゲイト中の物理的プロトタイプ上で実験的に検証され、質量軌道の中心に5mm RMSE未満の精度で達成される。
これらの結果は,ソフト四足歩行ロボットのモデルに基づく移動制御に連続性ソフト脚を統合するための一般化可能なアプローチを示し,スケーラブルで再利用可能なモデリングと制御手法を進化させた。
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