Robust Bipedal Locomotion: Leveraging Saltation Matrices for Gait Optimization

要約

二足歩行ロボットで堅牢な歩行を生成する機能は、ハードウェアでの実現を成功させるための鍵です。
この目的のために、この作業はハイブリッド ゼロ ダイナミクス (HZD) の方法を拡張します。これは、伝統的に、完全な衝突イベントの下での周期性の制約を介して機関車の安定性のみを考慮します。
拡張ソルテーション行列のノルムとロボットのトルクを歩行生成プロセスで直接最小化することにより、合成された歩行がいずれかの項のみで生成された歩行よりもロバストであることを示します。
これらの結果は、AMBER-3M 平面二足歩行および Atalante 下半身外骨格 (人間の被験者の有無にかかわらず) のシミュレーションおよびハードウェアで示されています。
最終結果は、ソルテーション行列と HZD メソッドを組み合わせることで、実際の二足歩行がより堅牢になるという実験的検証です。

要約(オリジナル)

The ability to generate robust walking gaits on bipedal robots is key to their successful realization on hardware. To this end, this work extends the method of Hybrid Zero Dynamics (HZD) — which traditionally only accounts for locomotive stability via periodicity constraints under perfect impact events — through the inclusion of the saltation matrix with a view toward synthesizing robust walking gaits. By jointly minimizing the norm of the extended saltation matrix and the torque of the robot directly in the gait generation process, we demonstrate that the synthesized gaits are more robust than gaits generated with either term alone; these results are shown in simulation and on hardware for the AMBER-3M planar biped and the Atalante lower-body exoskeleton (both with and without a human subject). The end result is experimental validation that combining saltation matrices with HZD methods produces more robust bipedal walking in practice.

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