双足机器人在起伏地形上的高效任意时刻CLF反应式规划系统
机器人学
2021-12-08 v3
摘要
我们提出并实验演示了一种面向双足机器人在未探索、具挑战性地形上的反应式规划系统。该系统包含一个低频规划线程(5 Hz)以寻找渐近最优路径,以及一个高频反应线程(300 Hz)以应对机器人偏差。规划线程包括:多层局部地图以计算机器人在地形上的可通行性;用于快速扩展随机树星(RRT*)的任意时刻全向控制李雅普诺夫函数(CLF),其生成用于指定节点间运动的向量场;当最终目标位于当前地图之外时的子目标寻找器;以及处理高层任务决策的有限状态机。该系统还包括一个反应线程,以消除传统RRT*算法在路径跟随时产生的非平滑运动。反应线程通过向量场(由闭环反馈策略定义)应对机器人偏差,同时消除非平滑运动,该向量场依据机器人瞬时位姿向机器人步态控制器提供实时控制指令。系统在Cassie Blue(一个具有20自由度的双足机器人)上于多种挑战性户外地形与杂乱室内场景进行了仿真与实验评估。所有实现均用C++基于机器人操作系统(ROS)编写,并可于 https://github.com/UMich-BipedLab/CLF_reactive_planning_system 获取。
引用
@article{arxiv.2108.06699,
title = {Efficient Anytime CLF Reactive Planning System for a Bipedal Robot on Undulating Terrain},
author = {Jiunn-Kai Huang and Jessy W. Grizzle},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.06699},
year = {2021}
}