論文の概要: Model-based Optimization of Anguilliform Swimming Gaits for Soft Robotic Applications

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.11278v1
• Date: Tue, 09 Jun 2026 11:54:44 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-18 15:06:56.43064
• Title: Model-based Optimization of Anguilliform Swimming Gaits for Soft Robotic Applications
• Title（参考訳）: ソフトロボット応用のためのアンギルフォーム・スイミング・ゲイトのモデルベース最適化
• Authors: Brian Van Stratum, James Gallentine, Caleb Rucker, Eric Barth, Jonathan E. Clark, Kourosh Shoele,
• Abstract要約: 大振幅伸長体に対するライトヒルの理論を用いて, 第一流体環境作用を表現した。 空気圧マニホールドロボットシステムは、水槽環境下でSLIDERを作動させるために使用される。 低周波水泳は耐環境力に支配されているのに対し,高周波水泳は慣性流体力に強く影響されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4962440253906657
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In this paper, we introduce the Soft Lamprey-Inspired Dual Environment Robot (SLIDER) and a proper modeling and optimization procedure employed to design the robot. We represent the primary fluid environment actions - inertial effects, vortex forces, and viscous dissipation - using Lighthill's theory for large-amplitude elongated bodies. For structural design parameters such as internal pressure, tail size, and body stiffness, a fast, geometrically and materially nonlinear model is developed and validated. The fluid-structure interaction equations are solved implicitly with an efficient second-order box method. A pneumatic manifold robotic system is employed to actuate SLIDER in a quiescent water tank environment, allowing cross-comparison of computational and experimental results. We find that low-frequency swimming is dominated by resistant environmental forces, whereas higher-frequency swimming is primarily affected by inertial fluid forces. Using our efficient model alongside a genetic algorithm, we co-optimize a swimming control pattern and caudal fin design (subject to SLIDER's climbing morphology) to achieve a tethered swimming speed of 21.7 +/- 0.4 cm/s (0.59 Bl/s). Furthermore, we investigate the optimization procedure for a multimodal robot performing both swimming and climbing tasks.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,Soft Lamprey-Inspired Dual Environment Robot (SLIDER) と,ロボットの設計に使用される適切なモデリングと最適化手順を紹介する。 我々は,大振幅伸長体に対するLighthillの理論を用いて,慣性効果,渦力,粘性散逸の2つの主要な流体環境作用を表現した。 内部圧力, 尾径, 体剛性などの構造設計パラメータについて, 高速, 幾何学的, 物質的非線形モデルを開発し, 検証した。 流体構造相互作用方程式は効率的な2次ボックス法で暗黙的に解かれる。 空気圧マニホールドロボットシステムは、水槽環境下でSLIDERを作動させ、計算結果と実験結果の相互比較を可能にする。 低周波水泳は耐環境力に支配されているのに対し,高周波水泳は慣性流体力に強く影響されている。 遺伝的アルゴリズムと併用した効率的なモデルを用いて,スイミングコントロールパターンとカイダルフィン設計(SLIDERのクライミングモルフォロジーに準じる)を併用し,21.7 +/- 0.4 cm/s (0.59 Bl/s)のテザリング速度を実現した。 さらに,水泳と登山の両方を行うマルチモーダルロボットの最適化手順について検討した。

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