Synthesizing Robust Walking Gaits via Discrete-Time Barrier Functions with Application to Multi-Contact Exoskeleton Locomotion

要約

二足歩行を首尾よく達成することは、モデルの不確実性、ランダムな外乱、不完全な状態推定などの現実世界の要因により、依然として困難です。
この研究では、低減されたステップ間のダイナミクスのハイブリッド順不変性を証明するために、離散時間バリア関数の使用を提案します。
これらの不変セットのサイズは、機関車の堅牢性の指標として使用できます。
我々は、シミュレーションインザループアプローチを使用して、堅牢な公称歩行歩行を合成するためのこのメトリクスの適用を実証します。
この手順は、選択された縮小表現に関して最大​​限前方不変であるステップツーステップのダイナミクスを備えた参照モーションを生成します。
結果は、アタランテ下半身外骨格での平足歩行と多接触歩行の両方で堅牢な移動運動を実証しました。

要約(オリジナル)

Successfully achieving bipedal locomotion remains challenging due to real-world factors such as model uncertainty, random disturbances, and imperfect state estimation. In this work, we propose the use of discrete-time barrier functions to certify hybrid forward invariance of reduced step-to-step dynamics. The size of these invariant sets can then be used as a metric for locomotive robustness. We demonstrate an application of this metric towards synthesizing robust nominal walking gaits using a simulation-in-the-loop approach. This procedure produces reference motions with step-to-step dynamics that are maximally forward-invariant with respect to the reduced representation of choice. The results demonstrate robust locomotion for both flat-foot walking and multi-contact walking on the Atalante lower-body exoskeleton.

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