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Exciting families of passive gaits in an elastic quadruped via natural motion manifold control

Calzolari, Davide und Della Santina, Cosimo und Albu-Schäffer, Alin Olimpiu (2025) Exciting families of passive gaits in an elastic quadruped via natural motion manifold control. The International Journal of Robotics Research. SAGE Publications. doi: 10.1177/02783649251347305. ISSN 0278-3649.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Offizielle URL: https://journals.sagepub.com/doi/full/10.1177/02783649251347305

Kurzfassung

Motivated by the need for efficiency and robustness in repetitive robotic tasks such as locomotion, this study introduces the concept of Natural Motion Manifolds (NMMs) and presents a control method to stabilize and excite motions based on these structures. By considering the intersection of a Poincaré section with a surface comprising a continuum of autonomous evolutions, the proposed controller extends the linearized Poincaré map control from a single orbit to a family of orbits. This allows us to derive simple controllers to excite intrinsic nonlinear resonances and exploit the natural dynamics when varying the energy target (or the running velocity). We validated the method through simulations and experiments on a serial elastic quadruped. Relying on natural dynamics and minimal motor commands, we could implement a bounding gait at desired velocities without needing dynamic compensations. The experiments provide a thorough validation of the feasibility and the benefits of controlled, predictable, and purposeful oscillatory behavior via explicit excitation of a quadruped's natural dynamics.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/215018/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Exciting families of passive gaits in an elastic quadruped via natural motion manifold control
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Calzolari, DavideDavide.Calzolari (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Della Santina, CosimoTU DelftNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Albu-Schäffer, Alin OlimpiuAlin.Albu-Schaeffer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5343-9074187511961
Datum:25 Juni 2025
Erschienen in:The International Journal of Robotics Research
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1177/02783649251347305
Verlag:SAGE Publications
ISSN:0278-3649
Status:veröffentlicht
Stichwörter:passive gaits; elastic systems; quadrupeds
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Roboterdynamik & Simulation [RO], 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)
Hinterlegt von: Strobl, Dr.-Ing. Klaus H.
Hinterlegt am:08 Jul 2025 14:34
Letzte Änderung:08 Jul 2025 14:34

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