論文の概要: Extreme dynamic symmetry enables omnidirectional and multifunctional robots
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.29254v1
- Date: Thu, 28 May 2026 02:15:58 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-30 02:45:55.592919
- Title: Extreme dynamic symmetry enables omnidirectional and multifunctional robots
- Title（参考訳）: 極超動的対称性は全方位・多機能ロボットを実現する
- Authors: Jiaxun Liu, Boxi Xia, Boyuan Chen,
- Abstract要約: 我々は,ロボットの達成可能な中心加速度の均一性である動的対称性を導入し,動的等方性(dynamic isotropy)と呼ばれる尺度で定式化する。
1000以上の模擬形態学において、高い動的対称性は軌道追跡、タスク成功、堅牢性、レジリエンス、エネルギー効率を一貫して改善することを発見した。
このシステムを体系的に研究するために、動的対称性の増大による影響を探索するために設計された球形ロボットのファミリーであるArgusを開発した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.399731967132262
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Symmetry is a central organizing principle in natural systems, yet its use as a unifying design strategy in robotics has largely remained limited to geometric form. We show that symmetry can instead be leveraged at the level of dynamic actuation capability. We introduce dynamic symmetry, the uniformity of a robot's attainable center-of-mass accelerations, and formalize it through a measure coined as dynamic isotropy. Across more than 1000 simulated morphologies, we found that higher dynamic symmetry consistently improved trajectory tracking, task success, robustness, resiliency, and energy efficiency, with the benefits becoming most pronounced as dynamic isotropy approached its theoretical limit. To study this regime systematically, we developed Argus, a family of spherical robots designed to explore the effects of increasing dynamic symmetry. Members of the Argus family vary in their actuation geometry and dynamic symmetry level while sharing a common architectural principle: radially oriented linear actuators that directly shape the robot's center-of-mass dynamics. Among them, we built a physical 20-leg Argus variant that achieved near-extreme dynamic isotropy and demonstrated orientation-invariant locomotion, agile traversal of cluttered and deformable terrain, rapid self-stabilization, and resilience to partial actuator failures. Its distributed sensing further enabled omnidirectional perception and object interaction during continuous motion. These results show that designing robots for symmetry not only in morphology but also in their attainable dynamics provides a powerful and general pathway toward agility, robustness, and multifunctionality in uncertain terrestrial and extraterrestrial environments.
- Abstract（参考訳）: シンメトリーは、自然システムにおいて中心的な組織原理であるが、ロボット工学における統一設計戦略としての使用は、主に幾何学的形態に限られている。
代わりに、動的アクチュエーター能力のレベルで対称性を活用できることが示される。
我々は,ロボットの達成可能な中心加速度の均一性である動的対称性を導入し,動的等方性(dynamic isotropy)と呼ばれる尺度で定式化する。
1000以上の模擬形態学において, 高次動的対称性は軌道追跡, タスク成功, 堅牢性, レジリエンス, エネルギー効率を一貫して改善し, その利点は動的等方性が理論的限界に近づいたことで最も顕著になった。
このシステムを体系的に研究するために、動的対称性の増大による影響を探索するために設計された球形ロボットのファミリーであるArgusを開発した。
アルガスファミリーのメンバーは、アクティベーション幾何学と動的対称性のレベルが異なるが、共通のアーキテクチャ原理は、ロボットの重心運動を直接形作る放射指向線形アクチュエータである。
その中で, ほぼ極端にダイナミックな等方性を実現し, 方向不変な移動, 乱れ, 変形可能な地形のアジャイルトラバース, 迅速な自己安定化, 部分的アクチュエータ故障に対するレジリエンスを実証した。
その分散センシングにより、連続運動中の全方向の知覚と物体の相互作用がさらに可能になった。
これらの結果は, 形態学だけでなく, 達成可能な力学においても, 不確実な地球外環境において, 機敏性, 頑健性, 多機能性への強力かつ汎用的な経路を提供することを示す。
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