四足机器人最优奔跑步态的能效分析
机器人学
2023-03-10 v1
摘要
机器人在为其腿式机器设计运动控制器时，常常忽视能耗在高速或长距离运动中选择最佳步态方面的重要作用。本研究的目的是考察自然界腿式动物中频繁观察到的四种相似的非对称四足步态。为理解特定落足模式如何改变腿式系统的能量特性，我们首先建立了名为 A1 的四足机器人全身模型。针对每种步态，我们构建了具有期望落足序列和刚性冲击的混合系统。为寻找最节能的步态，我们使用最优控制方法将该问题表述为带有适当约束和目标函数的轨迹优化问题。该问题在名为 FROST 的非线性规划框架中实现并求解。基于每种步态的优化轨迹，我们研究了运输成本以及所有关节所做功的数值。此外，我们分析了整个步幅周期内系统不同部件间角动量的交换。根据仿真结果，带两个腾空相的奔跳步态很可能是 A1 在较宽速度范围内最节能的步态。
引用
@article{arxiv.2303.04861,
title = {Energetic Analysis on the Optimal Bounding Gaits of Quadrupedal Robots},
author = {Yasser G. Alqaham and Jing Cheng and Zhenyu Gan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.04861},
year = {2023}
}