基于肌肉骨骼模型与混合零动态的机器人辅助装置自然多接触行走
机器人学
2022-03-16 v4
摘要
生成在机器人辅助装置上执行时能产生自然运动的稳定行走步态是一项具有挑战性的任务，通常需领域专家手动调参。本文提出一种替代方法，建议将肌肉骨骼模型直接引入步态生成过程，以直观地塑造所得行为。具体而言，我们构建了一个多域混合系统模型，将系统动力学与肌肉模型相结合以表征自然多接触行走。随后可通过混合零动态（HZD）方法为该模型生成可证明稳定的行走步态。我们实验性地将这一集成框架应用于双驱动经股假肢 AMPRO3，在两名受试者上实现多接触运动。结果表明，施加肌肉模型约束所产生的步态可带来自然运动（通过与动作捕捉数据和肌电图对比分析证实）。此外，即便采用系统性调参方法，非残疾假肢使用者仍强烈偏好由我们的框架生成的步态，而非由标称 HZD 方法生成的步态。我们得出结论：将机器人行走方法（特别是 HZD）与肌肉模型相结合的新型方法成功生成了拟人化机器人辅助运动。
引用
@article{arxiv.2109.05113,
title = {Natural Multicontact Walking for Robotic Assistive Devices via Musculoskeletal Models and Hybrid Zero Dynamics},
author = {Kejun Li and Maegan Tucker and Rachel Gehlhar and Yisong Yue and Aaron D. Ames},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.05113},
year = {2022}
}
备注
8 pages, 7 figures