論文の概要: Allometric Scaling Laws for Bipedal Robots

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.22560v1
• Date: Mon, 23 Mar 2026 20:43:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-25 19:53:37.182755
• Title: Allometric Scaling Laws for Bipedal Robots
• Title（参考訳）: 二足歩行ロボットのアロメトリックスケーリング法則
• Authors: Naomi Oke, Aja Carter, Ben Gu, Steven Man, Cordelia Pride, Sarah Bergbreiter, Aaron M. Johnson,
• Abstract要約: 足の長さの3桁にわたる二足歩行ロボットに対して、同様のアロメトリスケーリング法則を生成する。 全てのロボットにおいて、歩行速度は動的類似性から期待されるL(1/2)傾向に従う。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.970347286797923
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Scaling the design of robots up or down remains a fundamental challenge. While biological systems follow well-established isometric and allometric scaling laws relating mass, stride frequency, velocity, and torque, it is unclear how these relationships translate to robotic systems. In this paper, we generate similar allometric scaling laws for bipedal robots across three orders of magnitude in leg length. First, we conduct a review of legged robots from the literature and extract empirical relationships between leg length (L), body length, mass, and speed. These data show that robot mass scales more closely to L^2, in contrast to the L^3 scaling predicted by isometric scaling. We then perform controlled simulation studies in Drake using three variants of real quasi-passive, hip-actuated walkers with different foot geometries and control strategies. We evaluate the performance of each design scaled with leg length, L. Across all robots, walking velocity follows the expected L^(1/2) trend from dynamic similarity. Minimum required torque scales more closely with m*L than the isometric model of m*L^2. Foot geometry scaled proportionally with L^1. These results provide new insight into how robot designs allometrically scale to different sizes, and how that scaling is different from isometric or biological scaling laws.
• Abstract（参考訳）: ロボットの設計を上下に拡大することは、依然として根本的な課題だ。 生体系は、質量、ストライド周波数、速度、トルクに関するよく確立された等尺的およびアロメトリックなスケーリング法則に従っているが、これらの関係がロボットシステムにどのように変換されるかは定かではない。 本稿では,足の長さが3桁の2足歩行ロボットに対して,同様のアロメトリスケーリング法則を生成する。 まず,本論文から脚長,体長,体重,速度などの経験的関係を抽出する。 これらのデータから,等尺スケーリングによって予測されるL^3スケーリングとは対照的に,ロボットの質量はL^2に近づいた。 そこで本研究では,足の形状や制御戦略の異なる3種類の半パッシブ・ヒップアクチュエータ・ウォーカーを用いて,ドレークにおける制御シミュレーションを行った。 歩行速度は動的類似性から期待されるL^(1/2)傾向に従う。 必要最小トルクはm*L^2の等尺模型よりもm*Lに近い。 足の形状はL^1と比例した。 これらの結果は、ロボットの設計を異なる大きさにアロメトリック的にスケールする方法と、そのスケーリングが等尺法や生物学的スケーリング法則とどのように異なるかについての新しい洞察を与える。

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