可变形地形上单腿跳跃机器人的建模、仿真与优化
机器人学
2021-10-29 v1
摘要
在可变形地形上的腿式运动是一个具有挑战性且尚未解决的机器人物理问题，因为地面变形引入的地形动力学不确定性使动力学建模和控制方法复杂化。此外，学习如何在软地面上高效稳定地移动（例如，采用何种控制和机制）是一个更大的问题。这项工作旨在控制一个一维单腿跳跃器跳跃到期望高度。为了实现这一目标，我首先建立并验证了一个基于离散元法（DEM）的球形颗粒材料软地面仿真环境。利用该仿真环境，我生成了基于阻力理论（RFT）的地面反作用力模型。然后，我使用RFT模型为该机器人开发了一种前馈力控制。在DEM仿真中，我使用反馈控制来补偿RFT模型预测的地面反作用力变化。通过反馈控制，机器人很好地跟踪了期望轨迹，并在五次跳跃后达到期望高度。与纯前馈控制相比，它大大减小了顶点位置误差。我还将机器人方形脚的面积从1 cm²改变到49 cm²。即使脚尺寸与颗粒直径相当，反馈控制器也能处理地面反作用力的波动。
引用
@article{arxiv.2110.14867,
title = {Modeling, simulation, and optimization of a monopod hopping on yielding terrain},
author = {Juntao He},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.14867},
year = {2021}
}