論文の概要: Exploring Nonlinear Body Oscillations for Natural Quadruped Gaits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.00539v1
• Date: Tue, 01 Sep 2026 01:25:11 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-02 16:31:36.182185
• Title: Exploring Nonlinear Body Oscillations for Natural Quadruped Gaits
• Title（参考訳）: 自然四足歩行における非線形体振動の探索
• Authors: Annika Schmidt, Davide Calzolari, Florian Loeffl, Arne Sachtler, Daniel Seidel, Milan Herrmann, Robert Burger, Thomas Gumpert, Antonin Raffin, Tristan Ehlert, Maximilian Pries, David Wandinger, Florian Schmidt, Manuel Keppler, Jinoh Lee, Alin Albu-Schäffer,
• Abstract要約: 動物の身体形態は歩行パターンを形作っており、機械共鳴は能動制御の必要性を減らす。 四足歩行ロボットの多くは、非線形力学の複雑さのため、特に機械共鳴を利用するように設計されていない。 本稿では,設計過程においてロボットの非線形力学を予測可能であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.326551724407955
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Animals' body morphology shapes the gait patterns they can perform, where mechanical resonance reduces the need for active control. By tuning posture and muscle stiffness, they leverage their embodied intelligence to achieve effective gaits for different speeds. In contrast, most quadruped robots are not specifically designed to exploit mechanical resonance due to the complexity of nonlinear dynamics and require dedicated locomotion controllers. To provide an alternative, we present a proof of concept framework making the nonlinear dynamics of a robot predictable in the design process and show how this knowledge can be leveraged such that multi-gait locomotion can emerge from nonlinear resonances, shaped by gravity, inertia, and elasticity. We present the highly compliant quadruped robot eBert, on which we identify six nonlinear normal modes (NNMs) using our new theoretical tools and validate their existence in simulation and hardware. With black-box optimization to determine step length, simulations show how each NNM naturally develops into a distinct gait, manifesting different speeds, which also largely transfers to the robotic hardware. Our experiments show that eBert can exploit its mechanics to generate task-specific movements which may serve as foundation for designing a new generation of agile and efficient robots leveraging embodied intelligence.
• Abstract（参考訳）: 動物の身体形態は歩行パターンを形作っており、機械共鳴は能動制御の必要性を減らす。 姿勢や筋肉の硬さを調整することで、体現された知性を活用して、異なる速度で効果的な歩行を実現する。 対照的に、ほとんどの四足歩行ロボットは、非線形力学の複雑さのために機械共鳴を利用するように設計されておらず、専用の移動制御装置を必要とする。 設計過程においてロボットの非線形力学を予測可能とし, 重力, 慣性, 弾性によって形成される非線形共鳴からマルチゲット運動が出現するように, この知識をどのように活用できるかを示す。 提案する理論ツールを用いて,6つの非線形正規モード(NNM)を同定し,シミュレーションおよびハードウェアにおけるその存在を検証した,高度に適合した四足歩行ロボットeBertを提案する。 ステップ長を決定するブラックボックス最適化では、各NNMが自然に異なる歩数に発展し、異なる速度を示す様子がシミュレーションで示されている。 我々の実験によると、eBertは、その仕組みを利用してタスク固有の動きを発生させることで、新しい世代のアジャイルで効率的なロボットを設計するための基盤となる可能性がある。

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