論文の概要: S-Cheetah: A Novel Quadrupedal Robot with a 3-DOF Active Spine Learning Agile Locomotion

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.27909v1
• Date: Wed, 27 May 2026 03:34:16 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-28 17:38:55.720993
• Title: S-Cheetah: A Novel Quadrupedal Robot with a 3-DOF Active Spine Learning Agile Locomotion
• Title（参考訳）: S-Cheetah: 3自由度アクティブ学習アジャイルロコモーションを備えた4足歩行ロボット
• Authors: Zimu Li, Weibang Bai,
• Abstract要約: S-Cheetahは生体模倣三軸回転が可能な3自由度バイオインスパイアされた連続活動脊椎を備えた四足歩行ロボットである。 S-チェエタは回転するG2ガロップ・ゲイトと7.2 rad/sでピーク速度6.9m/sを達成することができる。 このシステムは、緊急でネコにインスパイアされた航空自撮り能力を示し、自由落下の間、任意の方向から4フィート(約4m)で安定して着陸できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.9002598814341438
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The biological spine of quadrupeds enables sagittal flexion/extension, lateral bending, and axial rotation, playing a crucial role in highly agile and dexterous locomotion. While numerous studies have integrated active spinal joints into quadrupedal robots to enhance agility, most designs simplify control complexity by reducing spinal degrees of freedom (DOF), failing to achieve the spatial tri-axial rotation characteristic of biological spines. Consequently, replicating a multi-DOF biomimetic spine and effectively leveraging it to empower the agile locomotion of quadrupedal robots remains a significant research challenge. In this study, we present S-Cheetah, a quadrupedal robot featuring a 3-DOF bio-inspired serial active spine capable of biomimetic spatial tri-axial rotation. To empower the robot to fully utilize this active spine, we developed a specialized reinforcement learning framework to actively promote the engagement of the introduced spine and maximize the robot's locomotive capabilities by integrating an acceleration curriculum learning strategy with tailored reward functions, such as a gallop gait reward, a spine undulation reward, and a spine steering reward. Experimental results demonstrate that S-Cheetah can achieve a peak speed of 6.9 m/s using the rotary G2 gallop gait and an in-place turning rate of 7.2 rad/s. Besides, the system exhibits an emergent, feline-inspired aerial self-righting capability, allowing it to land stably on four feet from arbitrary orientations during free fall. Finally, through extensive evaluations across diverse locomotion tasks, we prove that the introduction of the proposed 3-DOF spine comprehensively enhances the locomotive agility of quadrupedal robots. Project website: himmy-robotics.github.io/scheetah
• Abstract（参考訳）: 四足歩行の生物学的スピンは、矢状屈曲・伸展、横屈曲、軸軸回転を可能にし、高度に機敏で器用な運動において重要な役割を担っている。 多くの研究がアクティブな脊椎関節を四足歩行ロボットに統合して機敏性を高めているが、ほとんどの設計は、脊椎自由度(DOF)を減らして制御の複雑さを単純化し、生物学的スピンの空間的三軸回転特性を達成できなかった。 したがって、多自由度バイオミメティック・スピンを複製し、それを効果的に活用して四足歩行ロボットのアジャイル・ロコモーションを強化することは重要な研究課題である。 本研究では,生体模倣型空間三軸回転が可能な3自由度バイオインスパイアされた4足歩行ロボットS-Cheetahを提案する。 本研究は,ロボットがこの活動するスピンを完全に活用するために,ガロップ歩行報酬,スピンアンデュレーション報酬,スピン操舵報酬などの調整された報酬機能を備えた加速カリキュラム学習戦略を統合することで,導入したスピンのエンゲージメントを積極的に促進し,ロボットの機関車能力を最大化するための特殊強化学習フレームワークを開発した。 実験の結果、S-Cheetahは回転するG2ガロップの歩幅と7.2 rad/sでピーク速度6.9m/sを達成することができた。 さらに、システムは緊急でネコにインスパイアされた航空自撮り能力を持ち、自由落下時に任意の方向から4フィート(約4m)で安定して着陸できる。 最後に,多種多様な移動課題に対する広範囲な評価を通じて,提案する3自由度スピンの導入が,四足歩行ロボットの機関車の機敏性を総合的に向上させることを証明した。 プロジェクトウェブサイト: Hismy-robotics.github.io/scheetah

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