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Locomotion of an Elastic Snake Robot via Natural Dynamics

Ehlert, Tristan Hagen und Sachtler, Arne und Schmidt, Annika und Calzolari, Davide und Albu-Schäffer, Alin Olimpiu (2026) Locomotion of an Elastic Snake Robot via Natural Dynamics. IEEE Robotics and Automation Letters, 11 (7), Seiten 7908-7915. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/LRA.2026.3692039. ISSN 2377-3766.

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Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/11513911

Kurzfassung

Nature suggests that exploiting the elasticities and natural dynamics of robotic systems could increase their locomotion efficiency. Prior work on elastic snake robots supports this hypothesis, but has not fully exploited the nonlinear dynamic behavior of the systems. Recent advances in eigenmanifold theory enable a better characterization of the natural dynamics in complex nonlinear systems. This letter investigates if and how the nonlinear natural dynamics of a kinematic elastic snake robot can be used to design efficient gaits. Two types of gaits based on natural dynamics are presented and compared to a state-of-the-art approach using dynamics simulations. The results reveal that a gait generated by switching between two nonlinear normal modes does not improve the locomotion efficiency of the robot. In contrast, gaits based on non-brake periodic trajectories (non-brake orbits) are perfectly efficient in the energy-conservative case. Further simulations with friction reveal that, in a more realistic scenario, non-brake orbit gaits achieve higher efficiency compared to the baseline gait on the rigid system. Overall, the investigation offers promising insights into the design of gaits based on natural dynamics, fostering further research.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/224582/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Locomotion of an Elastic Snake Robot via Natural Dynamics
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Ehlert, Tristan Hagentristan.ehlert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0002-3626-6364217309141
Sachtler, ArneArne.Sachtler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4974-4134NICHT SPEZIFIZIERT
Schmidt, Annikaannika.schmidt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4718-4201217309142
Calzolari, DavideDavide.Calzolari (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Albu-Schäffer, Alin OlimpiuAlin.Albu-Schaeffer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5343-9074217309143
Datum:11 Mai 2026
Erschienen in:IEEE Robotics and Automation Letters
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:11
DOI:10.1109/LRA.2026.3692039
Seitenbereich:Seiten 7908-7915
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:2377-3766
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Natural Dynamics, Nonlinear Normal Modes, efficient locomotion, snake-like robot, Kinematic Snake
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], R - Mechatronik [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Mechatronische Systeme
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Analyse und Regelung komplexer Robotersysteme
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013)
Hinterlegt von: Ehlert, Tristan Hagen
Hinterlegt am:10 Jun 2026 18:05
Letzte Änderung:11 Jun 2026 10:28

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