Tello Leg: The Study of Design Principles and Metrics for Dynamic Humanoid Robots
Tello Leg: The Study of Design Principles and Metrics for Dynamic Humanoid Robots
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Tello Leg：动态人形机器人的设计原理和指标研究
DOI：
10.1109/lra.2022.3188122
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发表时间：
2022
影响因子：
5.2
通讯作者：
Ramos, Joao
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sim, Youngwoo;Ramos, Joao
人形机器人要成为真实的场景中有用的工具，必须动态地实现任务。这意味着它们必须能够施加相当大的力，并减轻运动过程中可能发生的冲击。为了创造有能力的类人机器人，这封信介绍了机器人Tello的腿，并演示了它如何体现动态腿机器人的两个新的基本设计概念。肢体遵循以下原则：（i）协同致动（CA），通过将电机组合在差动配置中以增加肢体的力能力。我们证明，CA配置需要一半的电机扭矩进行跳跃相比，传统的串行设计配置。以及（ii）近端致动，通过将重型马达放置在身体附近以减小肢体的惯性。为了量化电机位置对机器人动力学的影响，我们引入了一种新的度量标准，名为质心惯性各向同性（CII）。我们表明，国家的最先进的动态腿式机器人的设计经验减少CII的范围，以提高敏捷性和促进基于模型的控制。我们希望这一指标能够在未来提供一种可量化的方式来设计这些机器。
To be useful tools in real scenarios, humanoid robots must realize tasks dynamically. This means that they must be capable of applying substantial forces and also mitigating impacts that may occur during the motion. Towards creating capable humanoids, this letter presents the leg of the robot Tello and demonstrates how it embodies two new fundamental design concepts for dynamic legged robots. The limbs follow the principles of: (i) Cooperative Actuation (CA), by combining motors in differential configurations to increase the force capability of the limb. We demonstrate that the CA configuration requires half the motor torque to perform a jump in comparison to conventional serial design configurations. And (ii) proximal actuation, by placing heavy motors near the body to reduce the inertia of the limb. To quantify the effect of motor placement on the robot’s dynamics, we introduce a novel metric entitled Centroidal Inertia Isotropy (CII). We show that the design of state-of-the-art dynamic legged robots empirically reduces the range of CII to improve agility and facilitate model-based control. We hope this metric will enable a quantifiable way to design these machines in the future.
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Ramos, Joao
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