ON EVALUATION OF MOTION GAITS ENERGY EFFICIENCY WITH A HEXAPOD CRAWLING ROBOT

In this work, we are concerning the problem of energy efficient locomotion of a hexapod crawling robot. We are emphasizing a practical verification and deployment on a real walking robot to evaluate relations between the energy consumption, motion speed, and terrain type with a particular motion gait. The tripod, tetrapod, and pentapod motion gaits are considered in the presented evaluation report

ON TRAVERSABILITY COST EVALUATION FROM PROPRIOCEPTIVE SENSING FOR A CRAWLING ROBOT

Traversability characteristics of the robot working environment are crucial in planning an efficient path for a robot operating in rough unstructured areas. In the literature, approaches to wheeled or tracked robots can be found, but a relatively little attention is given to walking multi-legged robots. Moreover, the existing approaches for terrain traversability assessment seem to be focused on gathering key features from a terrain model acquired from range data or camera image and only occasionally supplemented with proprioceptive sensing that expresses the interaction of the robot with the terrain. This paper addresses the problem of traversability cost evaluation based on proprioceptive sensing for a hexapod walking robot while optimizing different criteria. We present several methods of evaluating the robot-terrain interaction that can be used as a cost function for an assessment of the robot motion that can be utilized in high-level path-planning algorithms

Legged locomotion over irregular terrains: State of the art of human and robot performance

Legged robotic technologies have moved out of the lab to operate in real environments, characterized by a wide variety of unpredictable irregularities and disturbances, all this in close proximity with humans. Demonstrating the ability of current robots to move robustly and reliably in these conditions is becoming essential to prove their safe operation. Here, we report an in-depth literature review aimed at verifying the existence of common or agreed protocols and metrics to test the performance of legged system in realistic environments. We primarily focused on three types of robotic technologies, i.e., hexapods, quadrupeds and bipeds. We also included a comprehensive overview on human locomotion studies, being it often considered the gold standard for performance, and one of the most important sources of bioinspiration for legged machines. We discovered that very few papers have rigorously studied robotic locomotion under irregular terrain conditions. On the contrary, numerous studies have addressed this problem on human gait, being nonetheless of highly heterogeneous nature in terms of experimental design. This lack of agreed methodology makes it challenging for the community to properly assess, compare and predict the performance of existing legged systems in real environments. On the one hand, this work provides a library of methods, metrics and experimental protocols, with a critical analysis on the limitations of the current approaches and future promising directions. On the other hand, it demonstrates the existence of an important lack of benchmarks in the literature, and the possibility of bridging different disciplines, e.g., the human and robotic, towards the definition of standardized procedure that will boost not only the scientific development of better bioinspired solutions, but also their market uptake

Investigation of energy efficiency of hexapod robot locomotion

Disertacijoje nagrinėjamos vaikščiojančių robotų energijos sąnaudų problemos jiems judant lygiu ir nelygiu paviršiumi. Pagrindinis tyrimo objektas yra vaikščiojančio roboto valdymo, aplinkos atpažinimo bei kliūčių išvengimo žinomoje aplinkoje metodas. Energijos sąnaudų minimizavimas leistų praplėsti vaikščiojančių robotų pritaikymą ir veikimo laiką. Pagrindinis darbo tikslas – sukurti energijos sąnaudų minimizavimo metodus vaikščiojantiems robotams ir sukurti aplinkos atpažinimo ir klasifikavimo metodus bei ištirti šešiakojo roboto energijos sąnaudas jiems judant žinomoje aplinkoje. Šie metodai gali būti taikomi vaikščiojantiems daugiakojams robotams. Darbe sprendžiami šie uždaviniai: šešiakojo roboto eisenos parinkimas atsižvelgiant į energijos sąnaudas, paviršiaus kliūčių aptikimo ir perlipimo metodų sudarymas ir jų efektyvumo palyginimas. Taip pat sprendžiami uždaviniai, kurie siejasi su pėdų trajektorijos generavimo metodo kūrimu bei kliūčių dydžio ir tankio įtaka roboto energijos sąnaudoms. Disertaciją sudaro įvadas, trys skyriai, bendrosios išvados, naudotos literatūros ir autoriaus publikacijų disertacijos tema sąrašai. Įvade aptariama tiriamoji problema, darbo aktualumas, aprašomas tyrimų objektas, formuluojamas darbo tikslas bei uždaviniai, aprašoma tyrimų metodika, darbo mokslinis naujumas, darbo rezultatų praktinė reikšmė, ginamieji teiginiai. Įvado pabaigoje pristatomos disertacijos tema autoriaus paskelbtos publikacijos ir pranešimai konferencijose bei disertacijos struktūra. Pirmasis skyrius skirtas literatūros apžvalgai. Jame pateikta mobiliųjų robotų energetinio efektyvumo bei energijos sąnaudų matavimo, skaičiavimo ir optimizavimo metodų analizė. Antrajame skyriuje pateiktas energetiškai efektyvaus judėjimo metodikos sudarymas vaikščiojantiems robotams. Šiame skyriuje pateiktas šešiakojo roboto matematinio ir fizinio modelių sudarymas, nelygaus paviršiaus klasifikavimo modelio sudarymas bei taktilinio kliūčių aptikimo bei perlipimo metodų sudarymas. Skyriaus gale pateikiamos išvados. Trečiajame skyriuje tiriamos energijos sąnaudų priklausomybės nuo roboto eisenos bei judėjimo parametrų, kliūčių aptikimo ir perlipimo tikslumas priklausomai nuo kliūčių skaičiaus roboto kelyje, taip pat kliūčių dydžio ir tankio įtaka roboto energijos sąnaudoms. Disertacijos tema paskelbti 9 straipsniai: keturi – Clarivate Analytics Web of Science duomenų bazės leidiniuose, turinčiuose citavimo rodiklį, trys – Clarivate Analytics Web of Science duomenų bazės „Conference Proceedings“ leidiniuose ir du – kituose recenzuojamuose mokslo leidiniuose. Disertacijos tema perskaityti 7 pranešimai konferencijose Lietuvoje bei kitose šalyse