Deformable Multibody Modeling for Model Predictive Control in Legged Locomotion with Embodied Compliance

要約

この論文は、具体化されたコンプライアンスを備えた脚のあるロボットの動的歩行を安定させる方法を提示します。
私たちのアプローチでは、剛体と準拠体の統一された説明を導入して、変形と変形可能なマルチボディシステムの定式化を近似します。
変形可能なマルチボディシステムのcentroidal Composite Predultive変形慣性（CCPDI）テンソルを開発し、標準の実践モデル予測コントローラー（MPC）と統合する方法を示します。
シミュレーションは、結果の制御フレームワークが、同じMPC構成の下にある剛性と準拠の両方のスパインを備えた四葉ロボットのトロットステップを安定させることができることを示しています。
標準のMPCと比較して、開発されたCCPDI対応MPCは、身体バラン​​スのためにヒューリスティックに近い接地反応力を分布させるため、準拠ロボットの歩行を安定させる可能性が高くなります。
パラメトリック研究では、私たちの方法が、キーパラメーター値の適切なエンベロープ内である程度の堅牢性を保持することを示しています。

要約(オリジナル)

The paper presents a method to stabilize dynamic gait for a legged robot with embodied compliance. Our approach introduces a unified description for rigid and compliant bodies to approximate their deformation and a formulation for deformable multibody systems. We develop the centroidal composite predictive deformed inertia (CCPDI) tensor of a deformable multibody system and show how to integrate it with the standard-of-practice model predictive controller (MPC). Simulation shows that the resultant control framework can stabilize trot stepping on a quadrupedal robot with both rigid and compliant spines under the same MPC configurations. Compared to standard MPC, the developed CCPDI-enabled MPC distributes the ground reactive forces closer to the heuristics for body balance, and it is thus more likely to stabilize the gaits of the compliant robot. A parametric study shows that our method preserves some level of robustness within a suitable envelope of key parameter values.

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