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
1秒前
1秒前
Misaki发布了新的文献求助10
1秒前
笨小孩发布了新的文献求助30
1秒前
3秒前
欣观发布了新的文献求助10
5秒前
YangHY完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
kty完成签到,获得积分10
6秒前
CodeCraft应助笨小孩采纳,获得10
6秒前
蛋挞蛋挞完成签到 ,获得积分10
8秒前
8秒前
靖哥哥发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
10秒前
10秒前
10秒前
aaa完成签到,获得积分10
10秒前
万能图书馆应助嘻嘻滑呀采纳,获得10
11秒前
xxx完成签到,获得积分20
11秒前
wuli发布了新的文献求助10
12秒前
柳寄柔发布了新的文献求助10
12秒前
科研通AI6.4应助22m采纳,获得10
12秒前
小刘发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
13秒前
追寻忆枫完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
舒心煎蛋发布了新的文献求助30
13秒前
上官若男应助颜如南采纳,获得10
14秒前
大模型应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
Hx应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
14秒前
14秒前
15秒前
小蘑菇应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
cocoa应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
今后应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
FashionBoy应助科研通管家采纳,获得10
15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
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] 2500
Atlas of Aligner Treatment and Planning A Case-Based Approach 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
Concise Introduction to Social Psychology 600
Soil mites of the family Rhagidiidae (Actinedida: Eupodoidea). Morphology, Systematics, Ecology 520
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
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 7438055
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9039533
关于积分的说明 19264050
捐赠科研通 7064007
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3237797
关于科研通互助平台的介绍 2401165
邀请新用户注册赠送积分活动 2221640