To maintain full autonomy, autonomous robotic systems must have the ability to self-repair. Self-repairing via compensatory mechanisms appears in nature: for example, some fish can lose even 76% of their propulsive surface without loss of thrust by altering stroke mechanics. However, direct transference of these alterations from an organism to a robotic flapping propulsor may not be optimal due to irrelevant evolutionary pressures. We instead seek to determine what alterations to stroke mechanics are optimal for a damaged robotic system via artificial evolution. To determine whether natural and machine-learned optima differ, we employ a cyber-physical system using a Covariance Matrix Adaptation Evolutionary Strategy to seek the most efficient trajectory for a given force. We implement an online optimization with hardware-in-the-loop, performing experimental function evaluations with an actuated flexible flat plate. To recoup thrust production following partial amputation, the most efficient learned strategy was to increase amplitude, increase frequency, increase the amplitude of angle of attack, and phase shift the angle of attack by approximately 110 degrees. In fish, only an amplitude increase is reported by majority in the literature. To recoup side-force production, a more challenging optimization landscape is encountered. Nesting of optimal angle of attack traces is found in the resultant-based reference frame, but no clear trend in amplitude or frequency are exhibited -- in contrast to the increase in frequency reported in insect literature. These results suggest that how mechanical flapping propulsors most efficiently adjust to damage of a flapping propulsor may not align with natural swimmers and flyers.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月14日
VIP会员
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员