Whole-Body Impedance Coordinative Control of Wheel-Legged Robot on Uncertain Terrain

要約

本稿では、ロボットの上半身の安定性を維持しながら複雑な地形への適応性を実現する車輪脚ヒューマノイドロボットの全身インピーダンス協調制御フレームワークを提案する。
このフレームワークには 2 レベルの制御戦略が含まれています。
外側のレベルは可変ダンピング インピーダンス コントローラーで、ダンピング パラメーターを最適化して、物体を保持しているときの上半身の安定性を確保します。
内部レベルでは、車輪と足の位置と力のデータに基づくリアルタイムの地形推定を統合するホールボディ コントロール (WBC) 最適化が採用されています。
動的制約、ジョイント制限、フリクション コーン、リアルタイムの地形更新、およびモデルフリーの摩擦補償戦略を考慮しながら、モーター トルクを生成します。
提案された全身協調制御手法は、最近開発された四足歩行ヒューマノイドロボットでテストされました。
結果は、提案されたアルゴリズムがロボットを効果的に制御し、上半身の安定性を維持して、さまざまな地形に適応しながら水を運ぶタスクを正常に完了できることを示しています。

要約(オリジナル)

This article propose a whole-body impedance coordinative control framework for a wheel-legged humanoid robot to achieve adaptability on complex terrains while maintaining robot upper body stability. The framework contains a bi-level control strategy. The outer level is a variable damping impedance controller, which optimizes the damping parameters to ensure the stability of the upper body while holding an object. The inner level employs Whole-Body Control (WBC) optimization that integrates real-time terrain estimation based on wheel-foot position and force data. It generates motor torques while accounting for dynamic constraints, joint limits,friction cones, real-time terrain updates, and a model-free friction compensation strategy. The proposed whole-body coordinative control method has been tested on a recently developed quadruped humanoid robot. The results demonstrate that the proposed algorithm effectively controls the robot, maintaining upper body stability to successfully complete a water-carrying task while adapting to varying terrains.

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