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Discovering Optimal Natural Gaits of Dissipative Systems via Virtual Energy Injection

Griesbauer, Korbinian und Calzolari, Davide und Raff, Maximilian und Remy, C. David und Albu-Schäffer, Alin Olimpiu (2025) Discovering Optimal Natural Gaits of Dissipative Systems via Virtual Energy Injection. IEEE Robotics and Automation Letters, 11 (2), Seiten 1130-1137. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/LRA.2025.3640976. ISSN 2377-3766.

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Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/11278684

Kurzfassung

Legged robots offer several advantages when navigating unstructured environments, but they often fall short of the efficiency achieved by wheeled robots. One promising strategy to improve their energy economy is to leverage their natural (unactuated) dynamics using elastic elements. This work explores that concept by designing energy-optimal control inputs through a unified, multi-stage framework. It starts with a novel energy injection technique to identify passive motion patterns by harnessing the system's natural dynamics. This enables the discovery of passive solutions even in systems with energy dissipation caused by factors such as friction or plastic collisions. Building on these passive solutions, we then employ a continuation approach to derive energy-optimal control inputs for the fully actuated, dissipative robotic system. The method is tested on simulated models to demonstrate its applicability in both single- and multi-legged robotic systems. This analysis provides valuable insights into the design and operation of elastic legged robots, offering pathways to improve their efficiency and adaptability by exploiting the natural system dynamics.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/223557/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Discovering Optimal Natural Gaits of Dissipative Systems via Virtual Energy Injection
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Griesbauer, Korbiniankorbinian.griesbauer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0007-1518-012X209320526
Calzolari, DavideDavide.Calzolari (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Raff, Maximilianmaximilian.raff (at) inm.uni-stuttgart.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Remy, C. Daviddavid.remy (at) inm.uni-stuttgart.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Albu-Schäffer, Alin OlimpiuAlin.Albu-Schaeffer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5343-9074209320527
Datum:5 Dezember 2025
Erschienen in:IEEE Robotics and Automation Letters
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:11
DOI:10.1109/LRA.2025.3640976
Seitenbereich:Seiten 1130-1137
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:2377-3766
Status:veröffentlicht
Stichwörter:walking robots
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)
Hinterlegt von: Strobl, Dr.-Ing. Klaus H.
Hinterlegt am:23 Mär 2026 08:40
Letzte Änderung:23 Mär 2026 08:40

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