An Analysis of Peristaltic Locomotion for Maximizing Velocity or Minimizing Cost of Transport of Earthworm-Like Robots

机器人 波形 蠕动 蚯蚓 执行机构 功率(物理) 计算机科学 机器人运动 模拟 控制理论(社会学) 电接收 人工智能 控制(管理) 物理 生物 生态学 移动机器人 机器人控制 解剖 电信 雷达 量子力学 感觉系统 神经科学
作者
Akhil Kandhari,Yifan Wang,Hillel J. Chiel,Roger D. Quinn,Kathryn A. Daltorio
出处
期刊:Soft robotics [Mary Ann Liebert]
卷期号:8 (4): 485-505 被引量:33
标识
DOI:10.1089/soro.2020.0021
摘要

Earthworm-like peristaltic locomotion has been implemented in >50 robots, with many potential applications in otherwise inaccessible terrain. Design guidelines for peristaltic locomotion have come from observations of biology, but robots have empirically explored different structures, actuators, and control waveform shapes than those observed in biological organisms. In this study, we suggest a template analysis based on simplified segments undergoing beam deformations. This analysis enables calculation of the minimum power required by the structure for locomotion and maximum speed of locomotion. Thus, design relationships are shown that apply to peristaltic robots and potentially to earthworms. Specifically, although speed is maximized by moving as many segments as possible, cost of transport (COT) is optimized by moving fewer segments. Furthermore, either soft or relatively stiff segments are possible, but the anisotropy of the stiffnesses is important. Experimentally, we show on our earthworm robot that this method predicts which control waveforms (equivalent to different gaits) correspond to least input power or to maximum velocity. We extend our analysis to 150 segments (similar to that of earthworms) to show that reducing COT is an alternate explanation for why earthworms have so few moving segments. The mathematical relationships developed here between structural properties, actuation power, and waveform shape will enable the design of future robots with more segments and limited onboard power.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
hudaodao发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
1秒前
黄花完成签到 ,获得积分10
3秒前
czz014完成签到,获得积分10
4秒前
米兰达完成签到 ,获得积分0
4秒前
努力学习才能找到工作完成签到 ,获得积分10
5秒前
晨凌夜影完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
zzzwwss发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
yar应助yijun采纳,获得10
7秒前
7秒前
红油曲奇完成签到 ,获得积分10
8秒前
qiyun96完成签到,获得积分20
8秒前
8秒前
晏子发布了新的文献求助20
8秒前
领导范儿应助科研白小白采纳,获得10
9秒前
搬砖人完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
冰依发布了新的文献求助10
10秒前
万能图书馆应助ghjkl采纳,获得10
11秒前
dungaway发布了新的文献求助10
11秒前
绿水菊完成签到,获得积分10
11秒前
petrichor完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
LIJINGGE发布了新的文献求助10
12秒前
steven完成签到 ,获得积分10
13秒前
qiyun96发布了新的文献求助10
13秒前
鲤鱼一一完成签到,获得积分10
13秒前
gg完成签到,获得积分10
14秒前
劲秉应助yuiiuy采纳,获得10
14秒前
xdd完成签到 ,获得积分10
15秒前
辣味锅包肉完成签到,获得积分10
17秒前
20秒前
Stephen123完成签到,获得积分10
20秒前
zzzwwss完成签到,获得积分10
21秒前
深情安青应助Emily采纳,获得10
21秒前
多多少少忖测的情完成签到,获得积分10
21秒前
乐乐应助世镜采纳,获得10
21秒前
高分求助中
Agaricales of New Zealand 1: Pluteaceae - Entolomataceae 1040
Healthcare Finance: Modern Financial Analysis for Accelerating Biomedical Innovation 1000
지식생태학: 생태학, 죽은 지식을 깨우다 600
Mantodea of the World: Species Catalog Andrew M 500
海南省蛇咬伤流行病学特征与预后影响因素分析 500
Neuromuscular and Electrodiagnostic Medicine Board Review 500
ランス多機能化技術による溶鋼脱ガス処理の高効率化の研究 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 材料科学 生物 工程类 有机化学 生物化学 纳米技术 内科学 物理 化学工程 计算机科学 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 细胞生物学 免疫学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3464011
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3057222
关于积分的说明 9056487
捐赠科研通 2747326
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1507337
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 696479
邀请新用户注册赠送积分活动 696004