腿式机器人的节能运动规划器

我们提出了一种用于腿式机器人行走的在线运动规划器，其主要目标是实现高能效。其概念思想是利用基于机器人本体位置的落脚点位置放置集，来确定何时以及如何执行迈步。具体而言，所提出的规划器在腿部髋关节下方使用虚拟放置集，并在足部超出该放置集时执行迈步。此外，我们提出了一种兼顾能效和鲁棒性指标的参数设计框架，通过将放置集的形状连同步高和摆动时间等其他参数作为行走速度的函数进行改变，从而优化步态。我们表明，该规划器生成的轨迹具有低运输成本（CoT）和高鲁棒性指标，并将我们的方法与无模型强化学习（RL）以及使用生物狗运动先验作为参考的运动模仿进行了评估对比。总体而言，在低到中等速度范围内，与表现最佳的基线无模型 RL 相比，我们在 CoT 上实现了 50.4% 的改进，并提升了鲁棒性。最后，我们在仿真和硬件中使用 Unitree A1 机器人展示了处理湿滑表面、步态转换和干扰的能力。