This paper introduces a new approach to studying bipedal locomotion. The approach is based on magnetically actuated miniature robots. Building prototypes of bipedal locomotion machines has been very costly and overly complicated. We demonstrate that a magnetically actuated 0.3~gm robot, we call Big Foot, can be used to test fundamental ideas without necessitating very complex and expensive bipedal machines. We explore analytically and experimentally two age old questions in bipedal locomotion: 1. Can such robots be driven with pure hip actuation. 2. Is it better to use continuous or impulsive actuation schemes. First, a numerical model has been developed in order to study the dynamics and stability of a magnetically actuated miniature robot. We particularly focus on stability and performance metrics. Then, these results are tested using Big Foot. Pure hip actuation has been successful in generating gait on uphill surfaces. In addition, complex tasks such as following prescribed gait trajectories and navigating through a maze has been successfully performed by the experimental prototype. The nature and timing of hip torques are also studied. Two actuation schemes are used: Heel Strike Actuation and Constant Pulse Wave Actuation. With each scheme, we also vary the time duration of the applied magnetic field. Heel Strike actuation is found to have superior stability, more uniform gait generation, and faster locomotion than the Constant Pulse Wave option. But, Constant Pulse Wave achieves locomotion on steeper slopes.


翻译:本文引入了一种新方法来研究双肢运动。 这种方法以磁动动微型机器人为基础。 建造双肢运动机器的原型非常昂贵且过于复杂。 我们证明一个磁动0. 3~ gm机器人, 我们称为大脚, 可以用来测试基本想法, 而不需要非常复杂且昂贵的双脚机器。 我们用分析和实验方式探索双肢运动中两个老旧的问题 : 1. 这样的机器人能够以纯正时时动动作驱动。 2. 使用连续或脉动动作计划是否更好。 首先, 已经开发了一个数字性运动机器的原型, 以研究磁动动作微型机器人的动态和稳定性。 我们特别侧重于稳定性和性能衡量标准。 然后, 这些结果用大脚来测试。 纯粹的臀动动作成功地在上坡表面生成了图。 此外, 实验原型已经成功完成了固定性动作的轨迹轨迹和行走马戏 。 动作的自然和时间图也应用了“ 稳定” 动作的周期和动作的周期图 。 动作的特性和动作的周期也得到了研究 。 动作的周期和动作的周期 。 我们的动作的动作的动作的动作的动作和动作的动作的动作的动作的动作的动作的动作的周期 。 。 动作的动作的动作和动作的动作的动作的动作的动作的动作的动作的动作的动作的动作的动作的动作的动作的动作的动作的动作的动作的动作的周期。

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