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Energy-efficient Locomotion of Elastic Snake Robots

Ehlert, Tristan Hagen (2023) Energy-efficient Locomotion of Elastic Snake Robots. Masterarbeit, Technische Universität München.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
30MB

Kurzfassung

Inspired by nature, elasticities and natural dynamics can be used to improve the locomotion efficiency of robotic systems. Advances in nonlinear normal mode theory have recently provided a new way to characterize natural dynamics in nonlinear robotic systems. Snake-like robots are nonlinear systems that can locomote without the need for hybrid dynamics. This allows easier analysis of their natural dynamics. This thesis investigates if and how the natural dynamics of a kinematic elastic snake robot can be used to design efficient gaits. Two approaches to design gaits based on natural dynamics are presented and compared to elliptical gaits from literature using dynamic simulations and hardware experiments with a self-designed modular snake robot. For gaits generated by switching between two nonlinear normal modes, the simulations show that they do not improve the locomotion efficiency of the robot. Gaits based on non-braking periodic trajectories are ideally efficient in theory, but in the hardware experiments they also do not improve the locomotion efficiency compared to the elliptical gaits. Nevertheless, the investigation reveals promising insights into the design of efficient gaits based on natural dynamics, which will improve further research in this field.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/194324/
Dokumentart:Hochschulschrift (Masterarbeit)
Titel:Energy-efficient Locomotion of Elastic Snake Robots
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Ehlert, Tristan HagenDLRhttps://orcid.org/0009-0002-3626-6364144563875
Datum:15 Februar 2023
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Nonlinear Dynamics, Snake Robots, Locomotion, Robotics, Bionics, Energy-Efficiency
Institution:Technische Universität München
Abteilung:School of Engineering and Design
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Laufroboter/Lokomotion [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Analyse und Regelung komplexer Robotersysteme
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Mechatronische Systeme
Hinterlegt von: Sachtler, Arne
Hinterlegt am:13 Apr 2023 08:19
Letzte Änderung:16 Okt 2023 22:56

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