面向生物力学能量收集器的样本高效传动比优化
机器人学
2021-05-27 v1
摘要
生物力学能量收集器旨在从人体运动中收集电能。需在能量收集与保持使用者自然运动之间，通过优化技术加以权衡。既往研究中，硬件本身已针对单一任务（如平地匀速行走）预先专门化。连续变速传动（CVT）是将其扩展至多任务的关键部件，CVT 可连续调节传动比以平衡各任务的权衡；然而该传动比优化问题仍待解决，因其最优解可能取决于使用者、运动与环境。因此，本文关注一种配备 CVT 的生物力学能量收集器中传动比的数据驱动优化框架。由于数据收集对用户负担重，我们必须在尽可能短的时间内为各任务优化传动比。为此，我们的框架基于用户会遭遇彼此相似的多个任务这一事实进行样本高效设计，具体采用多任务贝叶斯优化，通过寻找相似任务的相似性来复用先前已优化任务的优化结果。实验证实，对各任务，所提框架达到最优传动比比随机搜索快约 50%，且仅需约 20 分钟。实验结果亦表明，通过主动利用与已优化任务的相似性可加速优化。
引用
@article{arxiv.2104.00382,
title = {Sample-efficient Gear-ratio Optimization for Biomechanical Energy Harvester},
author = {Taisuke Kobayashi and Yutaro Ikawa and Takamitsu Matsubara},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.00382},
year = {2021}
}
备注
13 pages, 11 figures