基于 Koopman 算子对接触动力学的全局线性化：用于机器人运动与操作
机器人学
2025-11-11 v1 动力系统
摘要
控制与环境发生接触的机器人是当前面临的挑战。无论是脚底与地面发生接触与脱离的四足机器人，还是操作臂抓取物体，接触处处存在。不幸的是，接触边界处的动力学切换使得控制难以实现。预测控制器在涉及接触时会面临非凸优化问题。本文通过应用 Koopman 算子将因接触变化导致的分段动力学整合到嵌入空间中的统一、全局线性模型中，从而克服了这一困难。我们表明，机器人-环境相互作用中的粘弹性接触是为控制输入而无需近似即可使用 Koopman 算子的基础。该方法使得脚底机器人实现凸模型预测控制，并实现从动态推送中进行的实时操作臂控制。在本工作中，我们表明该方法允许机器人在具有多个接触变化的时间窗内实时发现精细的控制策略，并且该方法适用于机器人领域之外的广泛领域。
关键词
引用
@article{arxiv.2511.06515,
title = {Koopman global linearization of contact dynamics for robot locomotion and manipulation enables elaborate control},
author = {Cormac O'Neill and Jasmine Terrones and H. Harry Asada},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.06515},
year = {2025}
}