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
Cheese发布了新的文献求助10
2秒前
一语初晴完成签到,获得积分20
2秒前
ghgbhgybh发布了新的文献求助10
4秒前
唐盼烟发布了新的文献求助10
4秒前
完美世界应助优秀的新筠采纳,获得10
4秒前
5秒前
GQ完成签到,获得积分10
6秒前
lian完成签到 ,获得积分10
8秒前
任性山芙完成签到,获得积分10
9秒前
yzm完成签到,获得积分10
9秒前
orixero应助ChiLi采纳,获得10
9秒前
李嗯呐完成签到 ,获得积分10
10秒前
10秒前
领导范儿应助黄诗婷采纳,获得10
10秒前
邵翰卓发布了新的文献求助20
11秒前
娜娜子完成签到 ,获得积分10
14秒前
14秒前
大模型应助春风不语采纳,获得10
14秒前
英勇的愚志应助zhang采纳,获得10
15秒前
科目三应助奋斗土豆采纳,获得10
16秒前
fouding完成签到,获得积分10
16秒前
zzoo完成签到 ,获得积分10
16秒前
西瓜完成签到 ,获得积分20
19秒前
Orange应助XPDHW采纳,获得10
21秒前
时倾发布了新的文献求助10
21秒前
Ava应助务实锦程采纳,获得10
23秒前
丘比特应助皮皮团采纳,获得10
25秒前
芋泥泥泥完成签到,获得积分10
25秒前
哈哈哈发布了新的文献求助10
26秒前
27秒前
爱学习的小龙关注了科研通微信公众号
28秒前
29秒前
30秒前
30秒前
奋斗土豆发布了新的文献求助10
30秒前
丘比特应助幸福的晓丝采纳,获得10
31秒前
yusheng6688完成签到,获得积分10
31秒前
33秒前
荣耀发布了新的文献求助10
33秒前
科研通AI6.4应助XPDHW采纳,获得10
34秒前
高分求助中
(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
日本現代怪異事典 副読本 700
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 650
Machine Learning for Asset Management and Pricing 600
Numerical analysis of the coupled atmosphere-ocean models (CAO II). II 600
Models for the coupled atmosphere and ocean 600
Évora na Idade Média 555
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 7382930
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8990136
关于积分的说明 19124161
捐赠科研通 7021675
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3227326
关于科研通互助平台的介绍 2390221
邀请新用户注册赠送积分活动 2208206