面向多样形态模块操作机臂的统一层次模型预测控制
机器人学
2025-08-20 v1
摘要
本 work 提出了一种用于模块化操作机臂跨各种形态的统一层次模型预测控制（H-MPC），该控制器能够适应不同配置而无需在控制器中进行大量参数调校即可执行给定任务。H-MPC 将控制过程分为两个层次：高层MPC和低层MPC。高层MPC预测未来状态并提供轨迹信息，而低层MPC则通过基于高层信息更新预测模型来细化控制动作。这种层次结构允许集成运动学约束，确保即使在奇点配置附近也能实现平滑的关节空间轨迹。此外，低层MPC采用二次线性化技术，利用高层MPC的预测信息，有效捕捉运动学模型的二阶泰勒展开信息，同时保持线性模型表述的简单性。该方法不仅保留了线性控制模型的简单性，还提高了运动学表述的准确性，从而提升整体控制精度和可靠性。为验证该控制策略的有效性，我们在不同操作机臂形态上进行了广泛评估，并在实际场景中展示了抓取与放置任务的执行。
引用
@article{arxiv.2508.13513,
title = {Unified Hierarchical MPC in Task Executing for Modular Manipulators across Diverse Morphologies},
author = {Maolin Lei and Edoardo Romiti and Arturo Laurenzi and Cheng Zhou and Wanli Xing and Liang Lu and Nikos G. Tsagarakis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.13513},
year = {2025}
}