四足机器人全模型基于运动规划与控制的初步研究：一种混合零动力学方法
机器人学
2019-09-19 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
混合零动力学（HZD）方法已成为双足机器人步态规划与控制的强有力工具。本文旨在扩展 HZD 方法以处理四足机器人的行走、溜步与小跑行为。我们提出了一个框架，可系统性地生成广泛的最优轨迹，并随后对四足运动全阶、非线性且混合的动力学模型证明性地稳定这些轨迹。步态规划通过采用直接配点与 HZD 的可扩展非线性规划来解决。其后，通过 Poincar\'{e} 截面分析实现指数稳定性的控制器综合。特别地，我们采用一种涉及线性与双线性矩阵不等式（LMI 与 BMI）的迭代优化算法来设计基于 HZD 的控制器，从而保证 Poincar\'{e} 返回映射不动点的指数稳定性。该框架的能力通过针对具有 36 个状态变量与 12 个控制输入的高级四足机器人——Vision 60 的步态生成与基于 HZD 的控制器综合得以展示。数值仿真与真实世界实验均证实了所提框架的有效性。
引用
@article{arxiv.1909.08124,
title = {First Steps Towards Full Model Based Motion Planning and Control of Quadrupeds: A Hybrid Zero Dynamics Approach},
author = {Wen-Loong Ma and Kaveh Akbari Hamed and Aaron D. Ames},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.08124},
year = {2019}
}
备注
To be appear in 2019 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)