PACC: A Passive-Arm Approach for High-Payload Collaborative Carrying with Quadruped Robots Using Model Predictive Control

要約

この論文では、四足ロボットによるロボット間および人間とロボットの共同搬送に固有インピーダンスを持つ受動アーム構造を使用する概念を紹介します。
このコンセプトは、リーダーとフォロワーのタスクを対象としており、ロボットの移動能力を損なうことなく、ロボットのペイロード能力を活用し、エネルギー消費を削減することに焦点を当てたミニマリスト的なアプローチを採用しています。
予備的なアームの機械設計を紹介し、その関節変位を使用してロボットの動作をガイドする方法について説明します。
ロボットの移動を制御するために、アームダイナミクスの近似と共同搬送による外力の推定を組み込んだ分散型モデル予測コントローラーを提案します。
階段状の障害物や起伏のある地形上で、ロボットとロボット、および人間とロボットの両方を協調して運ぶことにより、システム全体を実験的に検証します。

要約(オリジナル)

In this paper, we introduce the concept of using passive arm structures with intrinsic impedance for robot-robot and human-robot collaborative carrying with quadruped robots. The concept is meant for a leader-follower task and takes a minimalist approach that focuses on exploiting the robots’ payload capabilities and reducing energy consumption, without compromising the robot locomotion capabilities. We introduce a preliminary arm mechanical design and describe how to use its joint displacements to guide the robot’s motion. To control the robot’s locomotion, we propose a decentralized Model Predictive Controller that incorporates an approximation of the arm dynamics and the estimation of the external forces from the collaborative carrying. We validate the overall system experimentally by performing both robot-robot and human-robot collaborative carrying on a stair-like obstacle and on rough terrain.

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