論文の概要: Robust bipedal locomotion on flowable slopes via foot-driven terrain manipulation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.11855v1
- Date: Mon, 13 Jul 2026 17:42:03 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-14 17:47:21.576937
- Title: Robust bipedal locomotion on flowable slopes via foot-driven terrain manipulation
- Title（参考訳）: 足駆動地形操作による流動性斜面のロバスト二足歩行
- Abstract要約: 二足歩行ロボットは不安定に近い動作をしているため、制御が難しい。
足によって引き起こされる接触の小さな変化は、素早く移動を不安定にする。
本研究では、地形応答の制御が、グラニュラー斜面における二足歩行を改善する方法について検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.438718890087712
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Bipedal robots are challenging to control because they operate close to instability, where small variations in foot-terrain contact can rapidly destabilize locomotion. On rigid terrain, bipedal robots mitigate this fragility by using well-established contact mechanics and control strategies. On flowable surfaces such as granular slopes, foot contact can induce large surface deformations and solid-fluid-like transitions, coupling terrain effects with robot dynamics, leading to underperformance or failure. This is partly due to the lack of reliable methods to represent the dynamics of flowable terrain, making it difficult to account for terrain effects in locomotion design. Here, we investigate how controlling terrain response can improve bipedal locomotion on granular slopes by studying the terradynamics of cleated feet, thin plates emanating from the foot soles. Systematic studies of a small-scale (1.4 kg) robophysical biped reveal that cleats with sparse and dense spacing lead to excessive terrain yielding and resistance, respectively, degrading performance and leading to failure. An intermediate cleat spacing distributes interaction forces to maintain substrate stresses near (or below) the yield threshold, enabling walking on granular slopes up to 30 degrees. Guided by these principles, we design a foot that actively adjusts cleat depth and accommodates both rigid and granular terrain. We also demonstrate that the principles of effective foot-terrain interaction translate to a larger (15 kg) autonomous biped. Our study presents an alternative to conventional body-centric robot control approaches, which regulate terrain-induced effects through body motion, by instead regulating terrain interactions through limb-centric approach.
- Abstract（参考訳）: 二足歩行ロボットは不安定に近い動作をしているため、制御が難しい。
硬い地形では、二足歩行ロボットは、よく確立された接触力学と制御戦略を用いて、この脆弱さを緩和する。
グラニュラー斜面のような流動面では、足の接触は大きな表面の変形や固体流体のような遷移を誘発し、地形効果とロボット力学を結合させ、過度な性能や失敗をもたらす。
これは、フロー可能な地形の力学を表現するための信頼性の高い方法が欠如していることによるものであり、ロコモーション設計における地形の影響を考慮するのが困難である。
そこで本研究では,足底部から発せられる薄板の変形特性を解析することにより,地形応答の制御が二足歩行を改善する方法について検討した。
小型 (1.4 kg) のロボフィジカル二足歩行の体系的研究により, 疎水と密集した間隔のクリートが, 過度な地形の収量と抵抗をもたらし, 性能が低下し, 故障することが明らかとなった。
中間クリート間隔は、作用力を分散し、収率閾値付近(または下方)の基板応力を維持することにより、粒状斜面を最大30度まで歩ける。
これらの原則により、我々はクリート深度を積極的に調整し、硬い地形と粒状地形の両方に対応できる足を設計する。
また,フット・テランの効果的な相互作用の原理は,より大きな(15kg)自律二足歩行に変換されることを示した。
本研究は, 従来の身体中心型ロボット制御手法の代替として, 手足中心型アプローチによる地形相互作用の制御により, 身体運動による地形誘発効果を制御する手法を提案する。
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