Verifying Safe Transitions between Dynamic Motion Primitives on Legged Robots

要約

機能的な自律システムは、多くの場合、個別のプリミティブな動作とこれらの動作間の遷移で構成されるステート マシンを利用することにより、複雑なタスクを実現します。
このアーキテクチャは、準静的かつ動的に独立したシステムの文脈で広く研究されてきました。
しかし、この概念を動的システムに適用する例は、「モーション プリミティブ」と呼ばれる個々の動的プリミティブ動作に関する広範な研究にもかかわらず、比較的希薄です。
この論文では、安全性の観点から、モーション プリミティブ間の遷移に対する動的状態を認識した条件を決定するプロセスを形式化します。
結果は「モーション プリミティブ グラフ」としてフレーム化され、標準的なグラフ検索および計画アルゴリズムによって横断して機能的自律性を実現できます。
このフレームワークを実証するために、立ち上がる、歩く、ジャンプするなどの動的動作プリミティブと、これらの動作間の遷移が四足歩行ロボット上で実験的に実現されます。

要約(オリジナル)

Functional autonomous systems often realize complex tasks by utilizing state machines comprised of discrete primitive behaviors and transitions between these behaviors. This architecture has been widely studied in the context of quasi-static and dynamics-independent systems. However, applications of this concept to dynamical systems are relatively sparse, despite extensive research on individual dynamic primitive behaviors, which we refer to as ‘motion primitives.’ This paper formalizes a process to determine dynamic-state aware conditions for transitions between motion primitives in the context of safety. The result is framed as a ‘motion primitive graph’ that can be traversed by standard graph search and planning algorithms to realize functional autonomy. To demonstrate this framework, dynamic motion primitives — including standing up, walking, and jumping — and the transitions between these behaviors are experimentally realized on a quadrupedal robot.

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