Efficient, Dynamic Locomotion through Step Placement with Straight Legs and Rolling Contacts

要約

人間にとって、平地を速く効率的に歩くことは、個人が日常的に経験する移動の大部分を表しており、効果的な現実世界の人型ロボットにも同じことが当てはまると考えられます。
この研究では、ALIP ベースのステップ調整戦略、立脚脚の長さの制御など、いくつかの興味深い設計機能の新しい組み合わせを利用する、比較的単純なモデルベースのコントローラーを使用して、ほぼ平坦な地面を効率的に歩行するための移動コントローラーを提案します。
重心高さ制御の代替手段、および立脚の足のかかとからつま先までの動きのための回転接触。
次に、このコントローラーの結果をロボット Nadia 上で、シミュレーションとハードウェアの両方で提示します。
これらの結果には、0.75 m/s での高速かつ信頼性の高い前方歩行と、後方歩行、サイドステップ、その場での方向転換、および押しの回復を実行するこのコントローラーの能力の検証が含まれます。
また、提案された制御戦略とベースライン歩行コントローラーの、3 つの定常状態の歩行速度における効率の比較も示します。
最後に、立脚部での転がり接触を利用する利点のいくつか、特にストライド全体で必要なプラスの仕事とマイナスの仕事の削減を示します。

要約(オリジナル)

For humans, fast, efficient walking over flat ground represents the vast majority of locomotion that an individual experiences on a daily basis, and for an effective, real-world humanoid robot the same will likely be the case. In this work, we propose a locomotion controller for efficient walking over near-flat ground using a relatively simple, model-based controller that utilizes a novel combination of several interesting design features including an ALIP-based step adjustment strategy, stance leg length control as an alternative to center of mass height control, and rolling contact for heel-to-toe motion of the stance foot. We then present the results of this controller on our robot Nadia, both in simulation and on hardware. These results include validation of this controller’s ability to perform fast, reliable forward walking at 0.75 m/s along with backwards walking, side-stepping, turning in place, and push recovery. We also present an efficiency comparison between the proposed control strategy and our baseline walking controller over three steady-state walking speeds. Lastly, we demonstrate some of the benefits of utilizing rolling contact in the stance foot, specifically the reduction of necessary positive and negative work throughout the stride.

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