面向飞行就绪喷气式人形机器人的 CAD 驱动协同设计
机器人学
2025-09-19 v1
摘要
本文提出了一种 CAD 驱动的协同设计框架，用于优化喷气式空中人形机器人，以执行受动态约束的轨迹。工作从 iRonCub-Mk3 模型出发，采用设计实验（Design of Experiments，简称 DoE）方法生成 5000 套几何参数各异且机械上可行的设计，通过修改肢体尺寸、喷嘴接口几何（如角度和偏移量）以及整体质量分布。每个模型均通过 CAD 装配体构建，以确保结构有效性并与仿真工具兼容。为降低计算成本并实现参数灵敏度分析，对模型进行 K 均值聚类，选取代表性质心进行评估。采用最小劲轨迹评估飞行性能，为基于动量的线性模型预测控制（Model Predictive Control，简称 MPC）策略提供位置和速度参考。随后采用 NSGA-II 算法开展多目标优化，联合探索设计质心空间与 MPC 控制增益参数。优化目标为最小化轨迹跟踪误差和机械能耗。该框架输出一组经验证的飞行就绪人形机器人配置，提供了从事可行空中人形机器人设计选取与实施的结构化方法。
引用
@article{arxiv.2509.14935,
title = {CAD-Driven Co-Design for Flight-Ready Jet-Powered Humanoids},
author = {Punith Reddy Vanteddu and Davide Gorbani and Giuseppe L'Erario and Hosameldin Awadalla Omer Mohamed and Fabio Bergonti and Daniele Pucci},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.14935},
year = {2025}
}