Whleaper: A 10-DOF Flexible Bipedal Wheeled Robot

要約

車輪足のロボットは、車輪付きロボットと脚のあるロボットの両方の利点を組み合わせて、困難な地形で優れた安定性と平らな表面の高効率を備えた多用途の移動能力を提供します。
ただし、既存のホイールレッグロボットは通常、人間と比較して股関節の可動性が限られていますが、股関節は運動に重要な役割を果たします。
このペーパーでは、各脚の腰に3つのDOFがある新しい10度フリードーム（DOF）二足歩行装置ロボットであるWhleaperを紹介します。
そのヒューマノイド関節設計により、複雑なシナリオで適応可能な動きが可能になり、安定性と柔軟性が確保されます。
このペーパーでは、革新的な機械設計、制御アルゴリズム、システムの実装に焦点を当てたWHLEAPERの詳細を紹介します。
第一に、安定性は、股関節でのDOFの増加に由来し、可能な姿勢の範囲を拡大し、ロボットの足跡の接触を改善します。
第二に、余分なDOFもそのモビリティを強化します。
ウォーキングまたはスライド中に、より複雑な動きを採用して、障害物回避タスクを実行できます。
第三に、2つの制御アルゴリズムを利用して、歩行とスライドのためにマルチモーダルモーションを実装します。
ロボットの特定のDOFを制御することにより、一連のシミュレーションと実用的な実験を実施し、高度な股関節設計がホイールレッグロボットの安定性と柔軟性を効果的に向上させることができることを実証しました。
WHLEAPERは、しゃがみ、障害物回避のスライド、および現実世界のシナリオの急速な回転などのアクションを実行する能力を示しています。

要約(オリジナル)

Wheel-legged robots combine the advantages of both wheeled robots and legged robots, offering versatile locomotion capabilities with excellent stability on challenging terrains and high efficiency on flat surfaces. However, existing wheel-legged robots typically have limited hip joint mobility compared to humans, while hip joint plays a crucial role in locomotion. In this paper, we introduce Whleaper, a novel 10-degree-of-freedom (DOF) bipedal wheeled robot, with 3 DOFs at the hip of each leg. Its humanoid joint design enables adaptable motion in complex scenarios, ensuring stability and flexibility. This paper introduces the details of Whleaper, with a focus on innovative mechanical design, control algorithms and system implementation. Firstly, stability stems from the increased DOFs at the hip, which expand the range of possible postures and improve the robot’s foot-ground contact. Secondly, the extra DOFs also augment its mobility. During walking or sliding, more complex movements can be adopted to execute obstacle avoidance tasks. Thirdly, we utilize two control algorithms to implement multimodal motion for walking and sliding. By controlling specific DOFs of the robot, we conducted a series of simulations and practical experiments, demonstrating that a high-DOF hip joint design can effectively enhance the stability and flexibility of wheel-legged robots. Whleaper shows its capability to perform actions such as squatting, obstacle avoidance sliding, and rapid turning in real-world scenarios.

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