A Study on Intelligent Dynamic Walking Control of Biped Robots Based on Sensor Information

基于传感器信息的双足机器人智能动态行走控制研究

• 批准号: 04650214
• 负责人: FURUSHO Juniji
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: THE UNIVERSITY OF ELECTRO-COMMUNUCATIONS
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 1993
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04650214/
• 关键词: Robotics; Walking Robot; Biped Locomotion; Intelligent Control; Force Control; Compliance Control; ロボットの制御; 2足歩行ロボット; 動歩行制御; 姿勢制御

This study study aims at realizing 3D dynamic biped locomotion in a robot. In human dynamic walking, a stable limit-cycle is formed as a whole by repeating the unstable motions as an inverted pendulum. In this study, a hierarchical control strategy in which the information from many sensors was utilized was proposed, and its effectiveness was confirmed by experiments under the circumstamces with stairs using a biped robot.(1)The optimal torque distribution under the circumstance with stairs was decided by using the dynamic equations of motion during the double support phase. In this calculation, the summation of the joint torques is minimized within the limits in which the slippage of the sole and like do not happen. This torque distribution is stored in the control computer, and is used in the walking experiments.(2)The optimal variation of the angular momentum of the robot system under the circumstance with stairs was also derived from the dynamic equations of motion.(3)The walking experiments on the continuous ascending stairs were conducted by using the above torque distribution and the optimal variation of the angular momentum.

本研究旨在实现机器人的三维动态往复运动。在人体动态行走中，不稳定的运动就像一个倒立摆，通过反复的运动形成一个稳定的极限环。本文提出了一种利用多个传感器信息的分层控制策略，并在爬楼梯的环境下，利用仿人机器人进行了实验，验证了该策略的有效性。（1）利用双支撑阶段的动力学方程，确定了在有楼梯的情况下的最佳力矩分配。在该计算中，关节扭矩的总和在鞋底等不发生滑动的限度内被最小化。该扭矩分布存储在控制计算机中，并用于行走实验。（2）从机器人系统的动力学方程出发，推导出了在有楼梯的情况下机器人系统角动量的最优变化规律。（3）利用上述力矩分配和角动量的最优变化进行了连续上升楼梯的行走实验。

项目成果

A.Sano: "Basic study of Quadruped Locomotion System with Ability to Adjust Compliance" Journal of Robotics and Mechatronics. Vol.5. 561-569 (1993)

A.Sano：“具有调节顺从能力的四足运动系统的基础研究”机器人与机电一体化杂志。

佐野 明人: "歩行シミュレータを用いたペース歩行の3次元動歩行解析" 日本機械学会論文集,C編. 58. 757-765 (1992)

Akihito Sano：“使用步行模拟器进行步速步行的三维动态步态分析”，日本机械工程师学会汇刊，C 版 58. 757-765 (1992)。

古荘 純次: "関節速度制御を基礎としたロボットアームの力制御(駆動系の弾性を考慮したモデルによる解析)" 日本機械学会論文集,C編. 58. 1860-1867 (1992)

Junji Furusho：“基于关节速度控制的机器人手臂的力控制（使用考虑驱动系统弹性的模型进行分析）”日本机械工程学会汇刊，C 版。1860-1867 年（1992 年）。

佐野明人: "離散時間モデルに基づく4足ロボットのペース歩行" 日本ロボット学会誌. 9巻. 865-876 (1991)

Akihito Sano：“基于离散时间模型的四足机器人的步速行走”，日本机器人学会杂志，第 9 卷，865-876（1991 年）。

A.Sano, J.Furusho and A.Hashiguchi: "Basic Study of Quadruped Locomotion System with Ability to Adjust Compliance" Journal of Robotics and Mechatronics. Vol.5, No.6. 561-569 (1993)

A.Sano、J.Furusho 和 A.Hashiguchi：“具有调节顺从能力的四足运动系统的基础研究”机器人与机电一体化杂志。