Robots often interact with the world via attached parts such as wheels, joints, or appendages. In many systems, these interactions, and the manner in which they lead to locomotion, can be understood using the machinery of geometric mechanics, explaining how inputs in the shape space of a robot affect motion in its configuration space and the configuration space of its environment. In this paper we consider an opposite type of locomotion, wherein robots are influenced actively by interactions with an externally forced ambient medium. We investigate two examples of externally actuated systems; one for which locomotion is governed by a principal connection, and is usually considered to possess no drift dynamics, and another for which no such connection exists, with drift inherent in its locomotion. For the driftless system, we develop geometric tools based on previously understood internally actuated versions of the system and demonstrate their use for motion planning under external actuation. For the system possessing drift, we employ nonholonomic reduction to obtain a reduced representation of the system dynamics, illustrate geometric features conducive to studying locomotion, and derive strategies for external actuation.


翻译:机器人经常通过轮椅、接合器或附附物等附加部件与世界互动。在许多系统中,这些相互作用以及它们导致运动的方式可以使用几何力力机械机制来理解,解释机器人形状空间的投入如何影响其配置空间和环境配置空间的运动。在本文中,我们考虑了一种相反的移动类型,即机器人受到与外部强迫环境介质相互作用的积极影响。我们调查了两个外部引爆系统的例子;一个是移动受主要连接的调节,通常被认为没有漂移动态,另一个是没有这种连接的,与移动固有的漂移有关。关于无飘移系统,我们开发了基于先前理解的系统内部激活版本的几何几何工具,并展示了这些工具在外部动力下用于运动规划的情况。对于具有漂移作用的系统,我们使用非花力缩减来减少系统动态的反映,说明有助于研究移动的几何特征,并推出外部动作战略。

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