面向周期与非周期类人行走的可扩展闭式轨迹

我们提出了一个新框架，用于在周期和非周期行走条件下生成类人下肢轨迹。在我们的方法中，行走动力学被编码在 3LP 中，这是一个由三个摆组成的线性简化模型，用于模拟跌倒、摆动和躯干平衡动力学。为了稳定运动，我们使用了一个最优时间投影控制器，该控制器建议新的落脚点位置。在简化空间中的步态生成和稳定化之上，我们引入了一种运动学转换方法，通过自适应地结合 3LP 模型的几何变量来合成更具类人特征的轨迹。无需任何调参、数值优化或离线数据，我们的行走步态在身体属性和步态参数方面具有可扩展性。我们可以改变各种参数，如体重和身高、行走方向、速度、频率、双支撑时间、躯干姿态、离地间隙和地形倾角。我们还可以模拟恒定外部拖拽力或瞬时扰动的影响。所提出的框架在所有三个阶段均提供闭式解，使得模拟速度比实时快数个数量级。这可用于具有有限功率的便携式电子设备上的电子游戏和动画。它也为类人机器人生成更具类人特征的行走步态提供了启示。