软着陆问题：腿式机器人撞击屈服地形时能量损失最小化
机器人学
2023-12-01 v1
摘要
使机器人能够在屈服地形上行走和奔跑，对于从灾害响应到地外探索等工作日益重要。虽然在刚性地面上的动态腿式运动已极具挑战，屈服地形还带来了额外挑战，例如耗散能量的永久性地面变形。在本文中，我们研究软着陆问题：给定一定的冲击动量，使机器人停下的同时最小化足部穿透深度。为深入理解穿透深度最小化控制策略的性质，我们构建了一个约束最优控制问题，并获得了一种bang-bang开环力剖面。受生物学实例与腿式机器人近期进展的启发，我们还研究了无量纲软着陆问题的阻抗控制解法。通过仿真，我们发现最优阻抗几乎能像开环力剖面那样减少穿透深度，同时对模型不确定性保持鲁棒。通过仿真与实验，我们发现解空间十分丰富，对于小和大的无量纲冲击速度，冲击速度与最优阻抗之间呈现出性质上不同的关系。最后，我们讨论了本工作对于若干执行器设计选择下最小运输代价运动的相关性。
引用
@article{arxiv.1909.05790,
title = {The Soft Landing Problem: Minimizing Energy Loss by a Legged Robot Impacting Yielding Terrain},
author = {Daniel J. Lynch and Kevin M. Lynch and Paul B. Umbanhowar},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.05790},
year = {2023}
}