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グリーディLyapunov設計でニューロモルフィックスパイクが低電力ロボットの軌道安定化に成功 | arXiv News

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ロボティクス日本語公開済み

グリーディLyapunov設計でニューロモルフィックスパイクが低電力ロボットの軌道安定化に成功

2026年10月29日arXiv: 2610.37310v1

グリーディLyapunovアルゴリズムは、もともと線形定常系用に開発された手法であるが、ロボットの周期軌道を近接線形化した時間変動系にも拡張できることが示された。単純なスパイク制御器を用いることで、複数のスパイクが周期的に発生し、ロボットの軌道を安定化させることができた。

制御則は、スパイクが aB(τ)(τは時間)というベクトルを状態に加減する形で実装される。スパイクは2つのフェーズに分かれ、入力ゼロ(w=0)で動くフロー段階と、スパイクが加わるジャンプ段階にそれぞれ発火する。発火条件は二次型Lyapunov関数V(τ,ξ)=ξᵀP(τ)ξが閾値を下回るときにスパイクが激活される。

実験では、蝶型ロボット(Butterfly robot)を用い、1周期の所要時間をT=2.38秒に設定した。スパイク幅は{5,6,10,12,20}×10⁻³の5値を取り、実際にスパイクは20Hzでフィルタ処理された。操作してみると、外乱・測定ノイズ・遅延が存在しても、横方向座標ξは原点近傍に収束し、軌道が安定化された。

これらの結果は、時間周期変動系における実用的安定性(practical stability)を示すもので、線形化された混合動力学モデルに対してのみ理論的根拠がある。非線形のロボット動作や外乱への完全な頑健解析は本稿では行っていないが、実機実験により所謂実際的な安定性と実装可能性が確認されている。

元論文

Spiking Neuromorphic Control for Periodic Orbits Stabilization in Underactuated Robots: A Greedy Lyapunov-Based Approach

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