Adaptive Non-linear Centroidal MPC with Stability Guarantees for Robust Locomotion of Legged Robots

要約

低減重心ダイナミクスに基づく非線形モデル予測移動コントローラーは、今日では脚式ロボットに広く普及しています。
これらのスキームは、ロボットのダイナミクスを本質的に単純化していると仮定したとしても、小さな押しに反応してロボットにステップ調整機能を与えることが示され、さらに、未知のペイロードなどの不確実なパラメーターの場合にも示されました。
限定的ではあるものの、実用的な堅牢性を提供できるようにするためです。
この研究では、重心 MPC コントローラーの再定式化を通じて、閉ループの安定性の厳密な証明書を提供します。
これは、適応制御の機構からインスピレーションを得た体系的な手順と、制御リアプノフ関数から得られたアイデアのおかげで実現されます。
さらに、私たちの再定式化は、測定されていない一定の外乱のクラスに対するロバスト性を提供します。
私たちのアプローチの一般性を実証するために、私たちは新世代の人型ロボットである 56.7 kg の ergoCub と、市販の 21 kg の四足ロボット Aliengo で定式化を検証しました。

要約(オリジナル)

Nonlinear model predictive locomotion controllers based on the reduced centroidal dynamics are nowadays ubiquitous in legged robots. These schemes, even if they assume an inherent simplification of the robot’s dynamics, were shown to endow robots with a step-adjustment capability in reaction to small pushes, and, moreover, in the case of uncertain parameters – as unknown payloads – they were shown to be able to provide some practical, albeit limited, robustness. In this work, we provide rigorous certificates of their closed loop stability via a reformulation of the centroidal MPC controller. This is achieved thanks to a systematic procedure inspired by the machinery of adaptive control, together with ideas coming from Control Lyapunov functions. Our reformulation, in addition, provides robustness for a class of unmeasured constant disturbances. To demonstrate the generality of our approach, we validated our formulation on a new generation of humanoid robots – the 56.7 kg ergoCub, as well as on a commercially available 21 kg quadruped robot, Aliengo.

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