Enhancing Amphibious Flipper‐Based Locomotion Through Terrain‐Dependent Bayesian Optimization of Central Pattern Generator Control

中心图形发生器 贝叶斯优化 机器人 步态 计算机科学 控制理论(社会学) 控制器(灌溉) 控制工程 多目标优化 有效载荷(计算) 灵敏度(控制系统) 模拟 推进 利用 工程类 运动学 数字图形发生器 发电机(电路理论) 最优控制 贝叶斯概率 地面运动 鲁棒控制 对角线的 控制系统
作者
Nnamdi Chikere,Yasemin Ozkan-Aydin
出处
期刊:
标识
DOI:10.1002/adrr.70181
摘要

Sea turtles use flippers to locomote across aquatic and terrestrial environments despite substantially different mechanical demands. This multimodal capability motivates amphibious robots that can exploit flipper‐based propulsion across heterogeneous terrains, but gait performance depends strongly on environmental conditions. Here, we investigate terrain‐dependent flipper locomotion using a sea turtle–inspired robot controlled by a Hopf central pattern generator (H‐CPG). The controller parametrizes gait timing, oscillator amplitude, coupling, and stroke amplitudes for the foreflippers, hindflippers, and hip joints. We first perform simulation‐based sensitivity analysis to determine how CPG parameters affect forward speed and cost of transport across multiple environments using diagonal and synchronous coordination. We then employ multiobjective Bayesian optimization to identify terrain‐ and gait‐specific controllers that balance speed and energetic cost. Optimized controllers are transferred to hardware through a simulation‐guided, hardware‐calibrated workflow and evaluated across rigid, sandy, rocky, inclined, and aquatic testbeds. Hardware experiments show that diagonal coordination improves forward progression and electrical cost of transport across terrestrial, granular, rocky, and inclined terrains, whereas synchronous coordination performs better in water. These results demonstrate that effective amphibious locomotion requires terrain‐dependent gait selection and parameter tuning rather than a single fixed coordination pattern, providing design insights for bioinspired amphibious robots operating in heterogeneous environments.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
李爱国的应助被zjs采纳,获得10
刚刚
Akim的应助被罗伯特骚塞采纳,获得10
刚刚
竹沐鱼发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
思源的应助被醉了酒的李白采纳,获得10
1秒前
2秒前
科研通AI6.4的应助被小小区采纳,获得10
2秒前
2秒前
3秒前
倔强完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
3秒前
winnie完成签到,获得积分10
4秒前
余歌发布了新的文献求助30
5秒前
5秒前
JJyue发布了新的文献求助30
5秒前
竹沐鱼完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
moosh发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
123发布了新的文献求助10
7秒前
星河鹭起完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
达利园完成签到,获得积分10
9秒前
JamesPei的应助被tzjstar采纳,获得10
10秒前
www完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
气泡完成签到,获得积分10
11秒前
初景发布了新的文献求助10
11秒前
金箍棒发布了新的文献求助30
12秒前
金牌小魚仔发布了新的文献求助100
13秒前
13秒前
13秒前
鸭梨味的稀饭关注了科研通微信公众号
14秒前
14秒前
桐桐的应助被平常溪流采纳,获得10
14秒前
luyjabc发布了新的文献求助10
15秒前
酷炫的垣完成签到,获得积分10
16秒前
整齐的傲云完成签到,获得积分10
16秒前
大力的厉发布了新的文献求助10
17秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
拉伸高分子熔体中缠结行为的模拟和小角中子散射研究 600
Cellulose and Cellulose Derivatives: Synthesis, Modification and Applications 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8141413
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9541274
关于积分的说明 21645122
捐赠科研通 7725429
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3421324
关于科研通互助平台的介绍 2546516
邀请新用户注册赠送积分活动 2463521