Advanced analytical methods for soft locomotion
Project goals
We propose to develop analytical tools to support the investigation of the locomotion of soft-bodied animals and robots. Our study will be focused on limbless locomotion, adopted in Nature by earthworms, snakes and snails, and inspiring a new generation of bio-mimetic soft robots, with applications in medical intervention and survey of complex environments. Instead of singularly studying specific models, we propose to build up general results in an abstract framework, where all the various mechanisms employed by such locomotors can be included. We study properties such as stabilization and optimality, and propose to rigorously derive some features of the models using multiscale convergence results. The main mathematical challenges in the analysis of such systems are the soft body, implying that its actual shape is not directly controlled, the presence of non-smooth friction laws, such as dry friction, and the absence of Dirichlet boundary conditions. Our approach combines techniques from nonsmooth analysis, dynamical systems, calculus of variation and optimal control.
Keywords
Soft-locomotionnonsmooth analysisasymptotic behaviouroptimal controlcalculus of variation
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
—
Call for proposals
SGA0202100006
Main participants
Ústav teorie informace a automatizace AV ČR, v. v. i.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
21-09732M
Alternative language
Project name in Czech
Pokročilé analytické metody pro soft lokomoci
Annotation in Czech
Vyvineme analytické nástroje pro výzkum pohybu živočichů a soft robotů. Zaměříme se na robotické hady inspirované žížalami, hady a hlemyždi, které tvoří novou generaci soft robotů s aplikacemi v medicíně. Místo studia specifických modelů navrhujeme vytvořit obecný abstraktní rámec, který zahrne různé vlastnosti takových lokomotorů. Budeme studovat jejich vlastnosti jako stabilizaci a optimalitu a navrhneme jk rigorózně odvodit nekteré jiné vlastnosti pomocí multiškálové konvergence. Hlavní matematickým problémem je poddajnost takových robotů, což znamená, že jejich tvar není dobře kontrolován, dále pak nehladké modely tření jako např. suché tření a nepřítomnost Dirichletovských hraničních podmínek. Náš přístup kombinuje metody nehladké analýzy, dynamických systémů, variačního počtu a optimálního řízení.
Scientific branches
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2021
Realization period - end
Dec 31, 2022
Project status
—
Latest support payment
May 19, 2022
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP23-GA0-GM-R
Data delivery date
Jun 26, 2023
Finance
Total approved costs
996 thou. CZK
Public financial support
996 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
996 CZK thou.
Public support
996 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Applied mathematics
Solution period
01. 01. 2021 - 31. 12. 2022