分岐理論に基づく吊り橋の上の左右揺動歩行ロボットの同期現象の解明

基于分叉理论阐明吊桥左右摆动机器人同步现象

基本信息

批准号：
22K12178
负责人：
坪根正
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

まず，良く知られている振り子モデルを基にして，吊り橋の様な動く基礎の上で左右の足踏みの様な歩容である左右揺動歩行を行う左右揺動歩行ロボットの動作を記述するモデルの導出を行った．このモデルは4次元の非線形微分方程式で記述され，基礎の揺れと歩行のリズムが揃う同期現象を確認できた．モデルの妥当性を確認するために実機を作成し歩行実験を行った．前年までに予備実験を行っていた左右揺動歩行ロボットを吊られた床の上に乗せて左右の歩行運動をさせて測定を行い，導出したモデルで確認された同期現象と定性的かつ一部は定量的に一致する現象を確認できた．次に，同期現象を呈する数理モデルに対して同期モードが遷移する分岐現象のメカニズムや発生するパラメータ条件を明らかにするために，計算機を補助的に利用した厳密解放を提案して解析を行った．アーノルドの舌と呼ばれる同期引き込み領域の存在や，サドルノード分岐やピッチフォーク分岐など，提案システムにも典型的な同期メカニズムが存在していることを確認することができた．また，複数の左右揺動歩行ロボットによる大規模実験へ展開するための第1歩として，2台の左右揺動歩行ロボットを吊られた床の上に乗せた場合の実験を行った．この予備実験の結果では，2台の左右揺動歩行ロボットの歩容が自然と揃っていく現象を定性的に確認できた．この実験結果をもとに大規模実験を実施するための実験装置の開発に着手した．

首先，基于众所周知的摆模型，我们得出了一个模型，该模型描述了左右步行的左右步行机器人的运动，该机器人的左右步行是步态，就像步态一样，如左右脚，踩在移动的基础上，例如悬架桥。该模型是用四维非线性微分方程编写的，我们能够确认同步现象，其中基本的摇动和行走节奏是对齐的。为了确认模型的有效性，我们创建了一台真实的机器并进行了步行实验。左右步行机器人一直在进行初步实验，直到上一年，它被放置在悬浮的地板上，左右行走运动进行了，进行了测量，并进行了测量，并且这种现象与在派生模型中确认的同步性确认。接下来，为了阐明分支现象的机制，在该机制中，同步模式向表现出同步的数学模型和发生的参数条件的机制，我们提出了使用计算机作为辅助分析的严格释放。已确认该提出的系统具有典型的同步机制，例如存在称为Arnold舌头的同步引进区域，以及鞍节节点分支和干草叉分支。此外，作为使用多个左右步行机器人部署大型实验的第一步，我们进行了一个实验，其中两个左右步行机器人放在悬挂地板上。该初步实验的结果表明，两个摇摆步行机器人的步态体积自然排列。根据该实验的结果，我们开始开发一种实验装置，以进行大规模实验。