要約
移動と操作における目覚ましい進歩にも関わらず、人型ロボットは依然として同期した移動操作制御の欠如に悩まされており、その動的潜在力を最大限に発揮することが妨げられています。
この研究では、力とモーメントに基づくモデル予測制御 (MPC) を介して、人型ロボットの動的移動と移動操作を制御および一般化するための多用途かつ効果的なアプローチを紹介します。
具体的には、ヒューマノイドの移動操作のためにヒューマノイドとオブジェクトのダイナミクスの両方を考慮する単純化剛体ダイナミクス (SRBD) モデルを提案しました。
この線形力学モデルを使用すると、MPC 問題を通じて地面反力とモーメントを直接解くことができ、高度に動的なリアルタイム制御を実現できます。
私たちが提案するフレームワークは汎用性が高く、一般化可能です。
HECTOR (Humanoid for Enhanced ConTrol and Open-source Research) プラットフォームを導入し、ハードウェア実験での有効性を実証します。
提案されたフレームワークを使用すると、HECTOR は、体や足の位置に外力が加わった場合でも、両脚立脚モード中に優れたバランスを維持できます。
さらに、湿った芝生の表面、斜面、ランダムに配置された木製スラット、高さ 6 cm までの積み上げられた木製スラットなど、さまざまな凹凸地形上で 0.6 m/s の速度で 3 次元動的歩行を実行できます。
さらに、2.5 kg の荷重を担いで平坦でない地形上で人型ロボットの動的な移動操作を実証しました。
HECTOR シミュレーションは、提案された制御フレームワークとともに、オープンソース プロジェクトとして利用可能です。
(https://github.com/DRCL-USC/Hector_Simulation)。
要約(オリジナル)
Despite their remarkable advancement in locomotion and manipulation, humanoid robots remain challenged by a lack of synchronized loco-manipulation control, hindering their full dynamic potential. In this work, we introduce a versatile and effective approach to controlling and generalizing dynamic locomotion and loco-manipulation on humanoid robots via a Force-and-moment-based Model Predictive Control (MPC). Specifically, we proposed a simplified rigid body dynamics (SRBD) model to take into account both humanoid and object dynamics for humanoid loco-manipulation. This linear dynamics model allows us to directly solve for ground reaction forces and moments via an MPC problem to achieve highly dynamic real-time control. Our proposed framework is highly versatile and generalizable. We introduce HECTOR (Humanoid for Enhanced ConTrol and Open-source Research) platform to demonstrate its effectiveness in hardware experiments. With the proposed framework, HECTOR can maintain exceptional balance during double-leg stance mode, even when subjected to external force disturbances to the body or foot location. In addition, it can execute 3-D dynamic walking on a variety of uneven terrains, including wet grassy surfaces, slopes, randomly placed wood slats, and stacked wood slats up to 6 cm high with the speed of 0.6 m/s. In addition, we have demonstrated dynamic humanoid loco-manipulation over uneven terrain, carrying 2.5 kg load. HECTOR simulations, along with the proposed control framework, are made available as an open-source project. (https://github.com/DRCL-USC/Hector_Simulation).
arxiv情報
| 著者 | Junheng Li,Junchao Ma,Omar Kolt,Manas Shah,Quan Nguyen |
| 発行日 | 2023-12-19 05:42:59+00:00 |
| arxivサイト | arxiv_id(pdf) |
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