基于刚度编码的保守动力学系统生成
机器人学
2024-11-05 v1
摘要
动力学系统（DS）为高灵活性、鲁棒性和控制可靠性提供了框架，广泛用于运动规划和物理人机交互。DS 的特性直接决定了机器人的特定运动模式和闭环控制系统的性能。本文建立了刚度特性与 DS 之间的定量关系。我们提出了一种刚度编码框架，通过嵌入特定刚度来调制 DS 特性。具体而言，从闭环控制系统的无源性角度来看，通过编码保守刚度来学习保守 DS。生成的 DS 具有对称吸引行为和可变刚度轮廓。所提方法适用于属于不同流形和类型（如闭合和自相交轨迹）的示教轨迹，且在不同情况下闭环控制系统始终保证无源性。对于跟踪一般 DS 的控制器，系统的无源性需要通过能量槽来保证。我们进一步提出了一种基于保守刚度的通用向量场分解策略，有效减缓了能量槽中能量的衰减速率，提高了控制系统的稳定裕度。最后，在各种场景下的一系列仿真和平面及曲线运动任务上的实验验证了我们的理论和方法论的有效性。
引用
@article{arxiv.2411.01120,
title = {Generation of Conservative Dynamical Systems Based on Stiffness Encoding},
author = {Tengyu Hou and Hanming Bai and Ye Ding and Han Ding},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.01120},
year = {2024}
}