基于玻尔兹曼-哈莫方程和螺旋理论的四足机器人全身拉格朗日动力学的快速与模块化方法
机器人学
2025-04-24 v1 适应与自组织系统
摘要
多足机器人(MLR)的快速且模块化的建模对于在因机械损伤导致的显著形态变化的情况下实现鲁棒控制至关重要。传统的固定结构模型通常基于用于名义步态的简化假设开发，缺乏适应此类情景的灵活性。为此，我们提出了使用玻尔兹曼-哈莫方程和螺旋理论构建的快速模块化全身建模框架，其中每个四肢的动力学被独立建模，并根据当前机器人形态进行组装。该方法实现了无奇点、闭形式的表述，能够高效地设计基于模型的控制器和损伤识别算法。其模块化特性允许在无需手动重新推导或重新训练神经网络的情况下自主适应各种损伤配置。我们使用自定义的仿真引擎进行了验证，该引擎集成了接触动力学、步态生成器和局部四肢控制。与在四足机器人上进行的硬件测试比较的仿真结果确认了该模型的准确性和适应性。此外，运行时分析显示，所提出的模型约为实时的三倍，适用于损伤识别和恢复中的实时应用。
引用
@article{arxiv.2504.16383,
title = {Fast and Modular Whole-Body Lagrangian Dynamics of Legged Robots with Changing Morphology},
author = {Sahand Farghdani and Omar Abdelrahman and Robin Chhabra},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.16383},
year = {2025}
}