要約
アクロバティックな操作のオンライン計画と実行は、脚での移動に大きな課題をもたらします。
それらの根底にある組み合わせの性質と、現在のハードウェアの制限が、脚式ロボットの真の可能性を引き出す上での主な障害となっています。
この手紙は、より効率的なオンライン軌道最適化フレームワークの作成に直接適用できる、これらの最適制御問題の複雑さを具体的な方法で明らかにしようとします。
システムの動作を形成する基本原理を分析することで、ダイナミクス自体を利用してハードウェアの制限を超えることができます。
より具体的には、実現可能な高加速操縦を生み出すために、角運動量の非ホロノミーや位相空間対称性などのシステムの高次の非線形性を利用する軌道最適化定式化が提案されています。
四足動物 ANYmal C の完全な重心ダイナミクスを活用し、その足場と接触力を直接最適化することで、このフレームワークは、低い計算オーバーヘッドで効率的な動作計画を作成できます。
生成された軌道の実現可能性は、計画プロセス中にロボットの構成に依存する慣性特性を考慮することによって保証され、そのロバスト性は、完全な解析導関数とヘシアンをソルバーに供給することによって強化されます。
最後に、議論のかなりの部分は、提案されたフレームワークの ANYmal C プラットフォームへの展開に集中していますが、その真の機能は、スクワット ジャンプなどの高加速動作シナリオの実行の成功により、実際の実験を通じて実証されています。
。
要約(オリジナル)
Online planning and execution of acrobatic maneuvers pose significant challenges in legged locomotion. Their underlying combinatorial nature, along with the current hardware’s limitations constitute the main obstacles in unlocking the true potential of legged-robots. This letter tries to expose the intricacies of these optimal control problems in a tangible way, directly applicable to the creation of more efficient online trajectory optimisation frameworks. By analysing the fundamental principles that shape the behaviour of the system, the dynamics themselves can be exploited to surpass its hardware limitations. More specifically, a trajectory optimisation formulation is proposed that exploits the system’s high-order nonlinearities, such as the nonholonomy of the angular momentum, and phase-space symmetries in order to produce feasible high-acceleration maneuvers. By leveraging the full-centroidal dynamics of the quadruped ANYmal C and directly optimising its footholds and contact forces, the framework is capable of producing efficient motion plans with low computational overhead. The feasibility of the produced trajectories is ensured by taking into account the configuration-dependent inertial properties of the robot during the planning process, while its robustness is increased by supplying the full analytic derivatives & hessians to the solver. Finally, a significant portion of the discussion is centred around the deployment of the proposed framework on the ANYmal C platform, while its true capabilities are demonstrated through real-world experiments, with the successful execution of high-acceleration motion scenarios like the squat-jump.
arxiv情報
| 著者 | Aristotelis Papatheodorou,Wolfgang Merkt,Alexander L. Mitchell,Ioannis Havoutis |
| 発行日 | 2023-10-09 18:30:36+00:00 |
| arxivサイト | arxiv_id(pdf) |
提供元, 利用サービス
arxiv.jp, Google