具稳定性的反应式步态组合：静态与移动障碍间的动态行走

本文提出一种模块化运动规划方法，为通过周期性运动行为在变化环境中移动的机器人提供可证明的稳定性保证。我们聚焦于动态行走者作为此类系统的范式，尽管本文开发的工具可用于支持基于动态运动基元 (DMPs) 的通用组合式机器人运动规划方法。我们的方法从先验上确保所提计划可被稳定执行。这是通过将规划过程表述为具有多平衡点的切换系统 (SSME)，并证明在 DMP 间切换频率的适当约束下，系统演化保持在状态空间中显式刻画的捕获区域内来实现的。这些条件有效地将底层稳定性限制封装为一种可轻松传达给规划器的形式，以保证所提计划与机器人动力学兼容。此外，我们展示了如何以滚动时域方式在线安全地组合可用基元，使机器人能对移动障碍作出反应。所提框架应用于常见建模假设下的三维双足行走模型，并为稳定集成现成底层运动控制与高层规划方法提供了模块化途径。