基于空间矢量代数的刚体动力学高效解析导数
机器人学
2022-01-11 v3
摘要
许多基于模型的机器人控制算法的一个基本需求是能够快速且准确地计算运动方程的偏导数。该问题的前沿方法常使用基于链式法则应用于现有动力学算法的解析方法。尽管这些方法在精度上优于有限差分，但它们并非总是最高效的。本文中，我们给出了逆动力学一阶偏导数的新闭式表达式，从而导出一种递归算法。该算法在 Fortran 中与链式法则方法比对，并与 C++ 中 Pinocchio 库的现有算法比对。测试考虑为从运动链到类人机器人与四足机器人的机器人计算逆动力学与正动力学的偏导数。相较于先前的开源 Pinocchio 实现，我们的新解析结果揭示了一种关键的计算重构，可带来效率提升。对于 50 自由度 Talos 类人机器人，计算逆动力学偏导数的加速比达 1.4 倍。
引用
@article{arxiv.2105.05102,
title = {Efficient Analytical Derivatives of Rigid-Body Dynamics using Spatial Vector Algebra},
author = {Shubham Singh and Ryan P. Russell and Patrick M. Wensing},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.05102},
year = {2022}
}