HARMONIOUS — Human-like reactive motion control and multimodal perception for humanoid robots

要約

人間が住む環境で人型ロボットを安全かつ効果的に動作させるためには、動的な障害物や人間の近接性を同時に考慮しながら、多数の自由度 (DoF) を制御するという問題がまだ解決されていません。
ヒューマノイド ロボットの 2 つの腕と 3 つの胴関節 (合計 17 自由度) を制御する新しいリアクティブ モーション コントローラーを紹介します。
速度の大きさを最小限に抑えながら、複数の制約を考慮して関節速度コマンドを求める二次プログラムを定式化します。
iCub ロボットの上半身の表面全体に分散された方法で、モーション コントローラーへの追加制約として、視覚的および近接 (衝突前) および触覚的 (衝突後) の障害物を動的にマッピングする、障害物の新しい統合処理を導入します。
(2000 個の感圧レセプター付き)。
これにより、(i) 対人空間表現に似た、全身の視覚触覚認識を備えたロボットが生成され、(ii) 人間のような最小限のジャーク動作プロファイルが生成される、バイオにヒントを得たコントローラーが誕生しました。
このコントローラーは、人間とロボットの物理的な相互作用シナリオを含め、広範囲にわたって実験的に検証されました。

要約(オリジナル)

For safe and effective operation of humanoid robots in human-populated environments, the problem of commanding a large number of Degrees of Freedom (DoF) while simultaneously considering dynamic obstacles and human proximity has still not been solved. We present a new reactive motion controller that commands two arms of a humanoid robot and three torso joints (17 DoF in total). We formulate a quadratic program that seeks joint velocity commands respecting multiple constraints while minimizing the magnitude of the velocities. We introduce a new unified treatment of obstacles that dynamically maps visual and proximity (pre-collision) and tactile (post-collision) obstacles as additional constraints to the motion controller, in a distributed fashion over the surface of the upper body of the iCub robot (with 2000 pressure-sensitive receptors). This results in a bio-inspired controller that: (i) gives rise to a robot with whole-body visuo-tactile awareness, resembling peripersonal space representations, and (ii) produces human-like minimum jerk movement profiles. The controller was extensively experimentally validated, including a physical human-robot interaction scenario.

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