論文の概要: Locomotion of an Elastic Snake Robot via Natural Dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.17895v1
• Date: Mon, 20 Apr 2026 07:12:13 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-21 21:52:52.744497
• Title: Locomotion of an Elastic Snake Robot via Natural Dynamics
• Title（参考訳）: 自然運動による弾性スネークロボットの移動
• Authors: Tristan Ehlert, Arne Sachtler, Annika Schmidt, Davide Calzolari, Alin Albu-Schäffer,
• Abstract要約: 自然は、ロボットシステムの弾力性と自然な力学を利用して、移動効率を高めることを示唆している。 弾性ヘビロボットに関する以前の研究はこの仮説を支持しているが、システムの非線形挙動を完全には利用していない。 固有多様体理論の最近の進歩は、複素非線形系における自然力学のより良い特徴づけを可能にしている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.457837468932837
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Nature suggests that exploiting the elasticities and natural dynamics of robotic systems could increase their locomotion efficiency. Prior work on elastic snake robots supports this hypothesis, but has not fully exploited the nonlinear dynamic behavior of the systems. Recent advances in eigenmanifold theory enable a better characterization of the natural dynamics in complex nonlinear systems. This letter investigates if and how the nonlinear natural dynamics of a kinematic elastic snake robot can be used to design efficient gaits. Two types of gaits based on natural dynamics are presented and compared to a state-of-the-art approach using dynamics simulations. The results reveal that a gait generated by switching between two nonlinear normal modes does not improve the locomotion efficiency of the robot. In contrast, gaits based on non-brake periodic trajectories (non-brake orbits) are perfectly efficient in the energy-conservative case. Further simulations with friction reveal that, in a more realistic scenario, non-brake orbit gaits achieve higher efficiency compared to the baseline gait on the rigid system. Overall, the investigation offers promising insights into the design of gaits based on natural dynamics, fostering further research.
• Abstract（参考訳）: 自然は、ロボットシステムの弾力性と自然な力学を利用して、移動効率を高めることを示唆している。 弾性ヘビロボットに関する以前の研究はこの仮説を支持しているが、システムの非線形挙動を完全には利用していない。 固有多様体理論の最近の進歩は、複素非線形系における自然力学のより良い特徴づけを可能にしている。 本文は, キネマティック弾性ヘビロボットの非線形自然力学を用いて, 効率の良い歩行を設計できるかどうかを考察する。 自然力学に基づく2種類の歩留まりを提示し, 力学シミュレーションを用いた最先端手法と比較した。 その結果,2つのノーマルモードの切り替えによって生じる歩行は,ロボットの移動効率を向上しないことがわかった。 対照的に、非ブレーキ周期軌道(非ブレーキ軌道)に基づく歩幅は、エネルギー保存の場合において完全に効率的である。 摩擦を伴うさらなるシミュレーションにより、より現実的なシナリオでは、非ブレーキ軌道の歩幅は、剛体系の基線歩幅よりも高い効率を達成することが明らかになった。 全体として、この調査は自然力学に基づく歩行の設計に関する有望な洞察を与え、さらなる研究を促進する。

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