論文の概要: [Preprint] Dynamic Modeling, Gait Synthesis, and Control of a Novel Subsurface Bore Propagator
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.00569v1
- Date: Wed, 01 Jul 2026 07:55:18 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-02 19:56:07.787464
- Title: [Preprint] Dynamic Modeling, Gait Synthesis, and Control of a Novel Subsurface Bore Propagator
- Title（参考訳）: [プレプリント]新しいボアプロパゲータの動的モデリング、歩行合成および制御
- Authors: Lina van Brügge, Shruti Kotpalliwar, Anton Koval, Akshit Saradagi, George Nikolakopoulos,
- Abstract要約: 地下プロパゲータの設計は, 1) トンネル掘削機に類似した土虫のようなアンカー・プロパゲータ・ムーブメントと, 2) トンネル掘削機に類似した掘削の2つの主要な側面に基づいている。
このデザインは5つのモジュールに分離され、1つのドリルヘッドで、伝播のための空洞を掘削し、ロボットを固定する2つのモジュールと、体の伝播を可能にする2つのモジュールで構成されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 16.539506745327106
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In this article, we present dynamic modeling, gait synthesis, and feedback control design for a modular novel subsurface robot, designed for human-free subsurface exploration and excavation. The subsurface propagator design is based on two major aspects: 1) anchor and propel movement like an earthworm and 2) excavation similar to tunnel boring machines. This design is decoupled into five separate modules: one drill head to excavate and create cavity for propagation, two modules to anchor the robot, and two modules to enable propagation of the body. In order to design a controller for each of the modules, dynamic models using the Euler-Lagrange framework are developed. These mathematical models are used as a baseline to design controlled decoupled operation of the different joint movements. The operation of robotic assembly is constructed via a centralized state machine for gait synthesis with integration of the designed feedback controller. The controllers are tested on the real robot geometry to aid sim-to-real integration: A physics-based Unity simulation using a CAD model of the robot and integration of the trained controller via ROS verifies the performance of the robot. The experimental results demonstrate that the proposed design, controllers and the gait synthesis strategy together are capable of anchoring the robot in place and creating an total advancement of 30\,mm into the soil after completing 3 gait cycles.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,人為的な地下探査・掘削を目的としたモジュール型新しい地下ロボットの動的モデリング,歩行合成,フィードバック制御設計について述べる。
地下プロパゲータの設計は2つの主要な側面に基づいている。
1)大地虫のような固定とプロペラ運動
2)トンネル掘削機に似た掘削
このデザインは5つのモジュールに分離され、1つのドリルヘッドで、伝播のための空洞を掘削し、ロボットを固定する2つのモジュールと、体の伝播を可能にする2つのモジュールで構成されている。
モジュールごとにコントローラを設計するために,Euler-Lagrangeフレームワークを用いた動的モデルを開発した。
これらの数学的モデルは、異なる関節運動の制御された疎結合動作を設計するためのベースラインとして使用される。
ロボット組立体の動作は、設計したフィードバックコントローラを統合した歩行合成のための集中状態機械を介して構築される。
ロボットのCADモデルを用いた物理ベースのUnityシミュレーションと、ROSを介してトレーニングされたコントローラの統合により、ロボットの性能が検証される。
実験結果から,提案した設計, コントローラ, 歩行合成戦略が組み合わさってロボットを固定し, 3回の歩行サイクルを完了した後, 土壌中に30×3mmの総進行を生じさせることを示した。
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