ヒューマノイドの複雑動作生成のための効率的な数値解法の研究

生成人形复杂运动的高效数值解的研究

• 批准号: 13F03796
• 负责人: 吉田 英一
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13F03796/
• 关键词: ヒューマノイドロボット; 数値最適化; 多点接触動作計画; 全身動作制御; 最適化; ヒューマノイド

ヒューマノイドの多点接触動作計画・制御手法に関する知識を活かして、積極的に研究を展開し、動作生成の数値解法に関し、以下に示すように新たな理論的知見を見出した。(a) 制約下での優先度付きの非線形最適化問題の解法： 等式の制約下において、非線形問題を線形化し、階層化二次計画法（Hierarchical Quadratic Programming, HQP）を繰り返し適用することで最適化を行えることを示した。SQP手法については、それまでは最適解への収束が問題となっていたが、階層化最適化問題を辞書的並べ替え問題と捉え、最適化を小さいステップで実行することで、高優先度の指標を満たす最適解を導出できることを示した。(b) ヒューマノイドの姿勢を生成する効率的なソルバーの構築：多様体上での制約下でSQPを実行する手法を構築し、これまで開発されているQP解法が使用できる形に実装した。(c) 全身動作軌道の最適化に適した計算定式化手法の導出:物理方程式に相当する制約が必ず満たされるように、関節角のパラメータ表現に応じて力をパラメータ化する手法を構築した。この手法の特徴は、ロボットの接触点の系列が与えられた際、このパラメータ化は前計算の段階で一回だけ行えばその後の計算にすべて使用でき、実時間での軌道最適化に使用できる。(d) ヒューマノイドの動力学パラメータの同定： 従来行われていた動力学パラメータ同定手法に、(a)-(c)までの成果を活用して、複数の優先度を持つ制約によるHQP問題として定式化し、物理的制約を組み込めるようにした

The knowledge of multi-point contact motion planning and control methods is active, active research is carried out, and the numerical solution of motion generation is shown below. (a)The solution of non-linear optimization problem with priority under constraints: linear optimization and hierarchical quadratic programming (HQP) under constraints of equations SQP method is used to solve the problem of optimal solution, hierarchical optimization problem, dictionary optimization problem, optimization problem and optimization problem. (b)Construction of effective SQP solution for the generation of SQP posture: Construction of SQP implementation method under multiple constraints, implementation of QP solution for the development of SQP in use. (c)The optimization of the whole body motion trajectory is calculated and formulated: the physical equation is equivalent to the constraint of the joint angle and the force is constructed. The characteristics of this method include the use of a series of contact points in conjunction with the calculation of the first phase of the calculation, the use of time and the use of orbital optimization. (d)The dynamics of the problem is determined by the following methods: (a)-(c) the results of the problem are used, and the priority of the problem is determined by the HQP problem.

项目成果

Continuous satisfying constraints with contact forces in trajectory optimization for humanoid robots

人形机器人轨迹优化中连续满足接触力约束

• DOI: 10.1109/iros.2015.7353934
• 发表时间: 2015
• 期刊: Proc. 2015 IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems
• 作者: Benjamin Chretien;Adirien Escande;Abderrahmane Kheddar
• 通讯作者: Abderrahmane Kheddar

Fast closest logarithm algorithm in the special orthogonal group

特殊正交群中的快速最接近对数算法

• DOI: 10.1093/imanum/drv027
• 发表时间: 2016
• 期刊: IMA Journal of Numerical Analysis
• 影响因子: 2.1
• 作者: Adrien Escande

Integration of non-inclusive contacts in posture generation

• DOI: 10.1109/iros.2014.6942671
• 发表时间: 2014-11
• 期刊: 2014 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
• 作者: Stanislas Brossette;Adrien Escande;Joris Vaillant;François Keith;Thomas Moulard;A. Kheddar

Humanoids and Humans Inertia Parameters Identification using Hierarchical Optimization

使用分层优化进行类人动物和人类惯性参数识别

• 发表时间: 2016
• 期刊: IEEE Transactions on Robotics
• 影响因子: 7.8
• 作者: Jovana Jovic;Adrien Escande;Ko Ayusawa;Eiichi Yoshida;Aberrahmane Kheddar;GentianeVenture
• 通讯作者: GentianeVenture

Multi-contact vertical ladder climbing with an HRP-2 humanoid

• DOI: 10.1007/s10514-016-9546-4
• 发表时间: 2016-02
• 期刊: Autonomous Robots
• 影响因子: 3.5
• 作者: Joris Vaillant;A. Kheddar;H. Audren;François Keith;Stanislas Brossette;Adrien Escande;Karim Bouyarmane;K. Kaneko;M. Morisawa;P. Gergondet;E. Yoshida;S. Kajita;F. Kanehiro