Global Position Control on Underactuated Bipedal Robots: Step-to-step Dynamics Approximation for Step Planning
Global Position Control on Underactuated Bipedal Robots: Step-to-step Dynamics Approximation for Step Planning
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欠驱动双足机器人的全局位置控制：用于步骤规划的逐步动力学近似
DOI：
10.1109/icra48506.2021.9561961
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Ames, Aaron D.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xiong, Xiaobin;Reher, Jenna;Ames, Aaron D.
由于机器人脚部缺乏驱动，欠驱动双足行走的全局位置控制是一个具有挑战性的问题。在本文中，我们应用基于混合线性倒立摆（H-LIP）的3D欠驱动双足机器人步进来进行全局位置控制。 H-LIP 行走的步进 (S2S) 动力学近似于机器人行走的实际 S2S 动力学，其中步长被视为输入。因此，基于 H-LIP 的反馈控制器近似控制机器人的行为类似于 H-LIP，两者之间的差异保持在误差不变集中。模型预测控制 (MPC) 应用于 H-LIP，用于 3D 全局位置控制。然后，H-LIP 步进生成机器人跟踪所需的步长。此外，转弯行为与步数规划相集成。所提出的框架在 3D 欠驱动双足机器人 Cassie 上进行了仿真和概念验证实验的验证。
Global position control for underactuated bipedal walking is a challenging problem due to the lack of actuation on the feet of the robots. In this paper, we apply the Hybrid-Linear Inverted Pendulum (H-LIP) based stepping on 3D underactuated bipedal robots for global position control. The step-to-step (S2S) dynamics of the H-LIP walking approximates the actual S2S dynamics of the walking of the robot, where the step size is considered as the input. Thus the feedback controller based on the H-LIP approximately controls the robot to behave like the H-LIP, the differences between which stay in an error invariant set. Model Predictive Control (MPC) is applied to the H-LIP for global position control in 3D. The H-LIP stepping then generates desired step sizes for the robot to track. Moreover, turning behavior is integrated with the step planning. The proposed framework is verified on the 3D underactuated bipedal robot Cassie in simulation together with a proof-of-concept experiment.
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DOI：
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