Robust navigation of a soft growing robot by exploiting contact with the environment

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作者
Joseph A. Greer,Laura H. Blumenschein,Ron Alterovitz,Elliot W. Hawkes,Allison M. Okamura
出处
期刊:The International Journal of Robotics Research [SAGE Publishing]
卷期号:39 (14): 1724-1738 被引量:85
标识
DOI:10.1177/0278364920903774
摘要

Navigation and motion control of a robot to a destination are tasks that have historically been performed with the assumption that contact with the environment is harmful. This makes sense for rigid-bodied robots, where obstacle collisions are fundamentally dangerous. However, because many soft robots have bodies that are low-inertia and compliant, obstacle contact is inherently safe. As a result, constraining paths of the robot to not interact with the environment is not necessary and may be limiting. In this article, we mathematically formalize interactions of a soft growing robot with a planar environment in an empirical kinematic model. Using this interaction model, we develop a method to plan paths for the robot to a destination. Rather than avoiding contact with the environment, the planner exploits obstacle contact when beneficial for navigation. We find that a planner that takes into account and capitalizes on environmental contact produces paths that are more robust to uncertainty than a planner that avoids all obstacle contact.
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