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面向全方位双足步行跟随的路径规划
  • ISSN号:0254-4156
  • 期刊名称:自动化学报
  • 时间:0
  • 页码:-
  • 分类:TP242[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]清华大学机械工程系,北京100084, [2]精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室,北京100084, [3]摩擦学国家重点实验室,北京100084
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(61403225);中国博士后科学基金资助项目(2015M570086);摩擦学国家重点实验室资助项目(SKLT09A03)
  • 相关项目:机器人化动力大腿假肢的能量回收设计与神经控制方法
中文摘要:

仿人机器人的全方位步行参数对其行走稳定性、灵活性、快速性具有较大影响,然而物理机器人与描述其前后步幅连接约束的简化动力学模型间的数学关系却难于建立,因而难于获得优化目标表达式和相应的优化方法.本文从步幅跟随规划算法中提取出7个关键影响参数,并将标准实验工况下的步幅跟随性能指定为优化目标,从而将问题转化为一个黑盒优化过程.基于动力学仿真建立Kriging代理模型,通过Latin超立方初始实验和EGO(effective global optimization)迭代建模优化求解该问题.动力学仿真结果表明,在较少的实验代价下,该方法实现了全方位步行参数的优化,该方法能够实现步行速度和步幅跟随能力的综合提升.

英文摘要:

Omni-directional walking parameters of a humanoid robot have great impacts on its walking stability, flexibility and rapidity. However, it is difficult to establish the mathematical relationship between the physical robot and the simplified dynamics model which describes its inter-pace connectivity constraints. Therefore, it is hard to obtain the expression of the optimization objective as well as the optimization method. In this paper, seven key effective parameters are extracted from the stride tracking planning algorithm, and the tracking quality of a standard walking experiment is designated as the optimization objective. The problem is thus transferred into a black-box optimization process. Kriging surrogate model is established by dynamics simulation, and the initial experiments designed with Latin Hypercube as well as the EGO(effective global optimization) iterative modeling and optimization are adopted to solve this problem. Dynamics simulation results show that the omni-directional walking parameters are optimized via the proposed approach with quite a little experiment cost. The approach is also able to promote remarkably the walking speed and stride tracking ability simultaneously.

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期刊信息
  • 《自动化学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国自动化学会 中国科学院自动化研究所
  • 主编:王飞跃
  • 地址:北京东黄城根北街16号
  • 邮编:100717
  • 邮箱:aas@ia.ac.cn
  • 电话:010-64019820
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-4156
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2109/TP
  • 邮发代号:2-180
  • 获奖情况:
  • 1997年获全国优秀期刊奖,1985、1990、1996、2000年获中国科学院优秀期刊二等奖,2002年获国家期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:27550