双足行走机器人中步足位置与步时的异步实时优化
机器人学
2020-07-03 v2 系统与控制
系统与控制
摘要
在线步足规划对于双足行走机器人在存在扰动情况下行走至关重要。直至近来，这仅通过优化步足位置、保持步长恒定来实现。本文中，我们引入一种能够通过异步结合两个优化器来实时优化步足位置与步时的步足规划器，我们称之为异步实时优化（ARTO）。第一个优化器以约 25 Hz 运行，利用四阶 Runge-Kutta（RK4）方法精确近似双足行走的线性倒立摆（LIP）模型动力学，随后以较低频率使用非线性优化寻找最优步足与步长。第二个优化器以约 250 Hz 运行，利用由 LIP 模型全动力学导出的解析梯度与约束惩罚项执行梯度下降，以较高频率寻找近似最优步足位置与步时。通过异步结合两个优化器，ARTO 兼具来自梯度下降优化器对扰动的快速反应、来自 RK4 优化器避免局部最优的精确解，并提高了两个优化器找到可行解的概率。实验中，我们表明 ARTO 能够比标准步足位置优化器从明显更大的推力中恢复，并对更大的参考速度变化产生可行解，且优于单独使用 RK4 优化器。
引用
@article{arxiv.2007.00385,
title = {Asynchronous Real-Time Optimization of Footstep Placement and Timing in Bipedal Walking Robots},
author = {Digby Chappell and Ke Wang and Petar Kormushev},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.00385},
year = {2020}
}
备注
8 pages, 8 figures, journal paper