A Novel Model Predictive Control Framework Using Dynamic Model Decomposition Applied to Dynamic Legged Locomotion

控制理论(社会学) 计算机科学 机器人 欠驱动 模型预测控制 机器人运动 非线性系统 弹道 步行机器人 系统动力学 六足动物 二次规划 机器人控制 移动机器人 控制(管理) 人工智能 数学 数学优化 量子力学 物理 天文
作者
Junjie Shen,Dennis Hong
标识
DOI:10.1109/icra48506.2021.9561499
摘要

Dynamic locomotion for legged robots is difficult because the system dynamics are highly nonlinear and complex, nominally underactuated and unstable, multi-input and multi-output, as well as time-variant and hybrid. One usually faces the choice between the intricate full-body dynamics which remains computationally expensive and sometimes even intractable, and the empirically simplified model which inevitably limits the locomotion capability. In this paper, we explore the legged robot dynamics from a different perspective. By decomposing the robot into the body and the legs, with interaction forces and moments connecting them, we enjoy a novel method called Dynamic Model Decomposition that involves lower-dimensional dynamics for each subsystem while their composition maintaining the equivalence to the original full-order robot model. Based on that, we further propose a corresponding model predictive control framework via quadratic programming, which con-siders linearly approximated body dynamics with constrained leg reaction forces as inputs. The overall methodology was successfully applied to a planar five-link biped robot. The simulation results show that the robot is capable of body reference tracking, push recovery, velocity tracking, and even blind locomotion on fairly rough terrain. This suggests a promising dynamic motion control scheme in the future.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
打打应助壮观的梦易采纳,获得10
刚刚
正直的友卉完成签到,获得积分10
1秒前
Ziyi_Xu完成签到,获得积分10
1秒前
啊这完成签到,获得积分10
1秒前
亭语完成签到 ,获得积分0
1秒前
Cimy发布了新的文献求助10
1秒前
完美世界应助爱吃泡芙采纳,获得10
1秒前
zxczxc完成签到 ,获得积分10
1秒前
orixero应助追风少年采纳,获得10
2秒前
2秒前
NexusExplorer应助111采纳,获得10
2秒前
Rain完成签到,获得积分10
2秒前
133发布了新的文献求助10
2秒前
cici完成签到,获得积分10
3秒前
NexusExplorer应助害怕的宛海采纳,获得10
3秒前
3秒前
咩咩兔完成签到,获得积分10
3秒前
lili应助liushanshan采纳,获得10
4秒前
李洋发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
5秒前
在北极寻找食物的企鹅完成签到,获得积分10
5秒前
弗洛莉娅完成签到,获得积分10
5秒前
小洁完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
xx完成签到,获得积分10
6秒前
金元宝完成签到,获得积分10
6秒前
豆豆完成签到,获得积分10
6秒前
落花生完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
haoyooo发布了新的文献求助10
7秒前
学术孤儿应助Rain采纳,获得30
7秒前
8秒前
8秒前
拓跋凝海发布了新的文献求助10
8秒前
个性的雪旋完成签到 ,获得积分0
8秒前
elegancy发布了新的文献求助150
8秒前
8秒前
8秒前
Hong完成签到,获得积分10
9秒前
高分求助中
Markov Chain Monte Carlo 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Common Foundations of American and East Asian Modernisation: From Alexander Hamilton to Junichero Koizumi 2000
Advanced Weaponeering Fourth Edition, Volume 2 1000
Weaponeering: An Introduction Fourth Edition, Volume 1 1000
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7550826
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9133671
关于积分的说明 19516011
捐赠科研通 7142780
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3260102
关于科研通互助平台的介绍 2426865
邀请新用户注册赠送积分活动 2249091