Adaptive Ankle Torque Control for Bipedal Humanoid Walking on Surfaces with Unknown Horizontal and Vertical Motion

要約

未知の運動を持つ表面上で安定した二足歩行を実現することは、ロボットのハイブリッドで時間変化する部分的に未知のダイナミクスと、正確な状態と表面運動の推定の難しさのため、依然として難しい制御問題です。
表面の動きは、システムパラメータと歩行ロボットのダイナミクスにおける不均一な外乱の両方に不確実性をもたらします。
この論文では、これら 2 つの不確実性に同時に対処する適応足首トルク コントローラーを設計し、必要な制御トルクを最小限に抑えるためのステップ長プランナーを提案します。
通常、適応コントローラーは連続システムに使用されます。
歩行ロボットなどのハイブリッド システムに適応制御を適用するには、連続エラー システムを保証するために中間コマンド プロファイルが導入されます。
平面二足歩行ロボットのシミュレーションと、ベースライン コントローラーとの比較により、提案されたアプローチが未知の時間変化する外乱下でも安定した歩行と正確な追跡を効果的に保証することが実証されました。

要約(オリジナル)

Achieving stable bipedal walking on surfaces with unknown motion remains a challenging control problem due to the hybrid, time-varying, partially unknown dynamics of the robot and the difficulty of accurate state and surface motion estimation. Surface motion imposes uncertainty on both system parameters and non-homogeneous disturbance in the walking robot dynamics. In this paper, we design an adaptive ankle torque controller to simultaneously address these two uncertainties and propose a step-length planner to minimize the required control torque. Typically, an adaptive controller is used for a continuous system. To apply adaptive control on a hybrid system such as a walking robot, an intermediate command profile is introduced to ensure a continuous error system. Simulations on a planar bipedal robot, along with comparisons against a baseline controller, demonstrate that the proposed approach effectively ensures stable walking and accurate tracking under unknown, time-varying disturbances.

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