Fast Running Experiments Involving a Humanoid Robot

Robots Humanoides

Centro de Automática y Robótica CSIC-UPMUniversidad Politécnica de Madrid

William CORAL Marco Montagni

Fast Running Experiments Involving a Humanoid Robot

1. Introducción2. Running motion generation3. Balance control4. Experiments5. Conclusiones

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1. Introducción2. Running motion generation3. Balance control4. Experiments5. Conclusiones

Generación de Movimiento Control de Equilibrio

La generación del movimiento es una forma unificada para diseñar tanto caminar como correr y puede generar la trayectoria de las condiciones verticales del centro de masa

(COM) logrando un tiempo de cálculo corto.

El control de equilibrio permite al robot mantener el equilibrio

cambiando la posición de contacto del pie dinámicamente cuando el robot es perturbado

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1. Introducción2. Running motion generation3. Balance control4. Experiments5. Conclusiones

flight phasesningún pie toca el piso

Correr SaltarRaibert (1986) Maquinas saltadoras

Nagasaka (2004)

Kajita (2005)

No de tamaño Humano

De tamaño Humano

Asimo (2006) 6 [Km/h]

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1. Introducción2. Running motion generation3. Balance control4. Experiments5. Conclusiones

La estabilidad del movimiento de un robot con “piernas” se indica por las asignaciones del pie de apoyo y su Zero Moment Point (ZMP), que se calcula por la trayectoria del centro de masa (COM) y el momento angular.

Poligono Apoyo

ZMP

Poligono Apoyo

ZMP

Varios estudios han generado patrones de caminar que no tienen ninguna fase de vuelo.

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1. Introducción2. Running motion generation3. Balance control4. Experiments5. Conclusiones

Se definen los movimientos de caminar y correr

Caminar y correr son secuencias de pasos

Un paso se puede dividir en dos fases

La fase de apoyo El cambio de fase

Durante esta fase, los pies del robot está en contacto con el suelo.

Esta fase es el tiempo de transición en el paso siguiente.

Durante el cambio de fase, ya sea ambos pies están en

contacto con el suelo o ningún pie está en contacto con el suelo (es

decir, la fase de vuelo).

Para cada fase, la trayectoria del COM, el momento angular y la posición y orientación de

cada pie se obtienen los datos discretizados.

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1. Introducción2. Running motion generation3. Balance control4. Experiments5. Conclusiones

Resumen de la generación de movimiento

Fase de apoyo: 200 a 250 [ms]Cambio de fase (vuelo): 50 a 100 [ms]

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Ejemplo: pasos y fases

1. Introducción2. Running motion generation3. Balance control4. Experiments5. Conclusiones

1. Introducción2. Running motion generation3. Balance control4. Experiments5. Conclusiones

3

Fast running

Errore della traiettoria

Errore di modellizazione

Pavimento non perfettamente

piatto

Shock di contatto

Sensore di forzaPiede leggero

e robustoRapida

risposta di feedback

Guadagni bassi ki e kp

bassi= smorzatore

Falta trayectoriaFeedback+Feedforward

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1. Introducción2. Running motion generation3. Balance control4. Experiments5. Conclusiones

Feedforward

Azul sin feedforward y rojo con feedforward

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Feedback

Bajo Ki y Kp

Falta trayectoria

Grande f de clock

Rigeneraziones de la traiettoria

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1. Introducción2. Running motion generation3. Balance control4. Experiments5. Conclusiones

Experimentos

El robot es 130 [cm] de alto y pesa 50 [kg]. La pierna tiene siete grados de la libertad: tres en la cadera, una en la rodilla, dos en el tobillo, y una en la puntera. La cintura tiene una orientación-eje de la articulación.

En el Alto muestra la experiencia de correr en su lugar y ser sometido a un empuje externo. El robot es empujado frontal del torso mientras se está ejecutando en su lugar. El robot se inclina hacia atrás, pero evita caer en mediante la corrección de su equilibrio. La duración del un paso es de 340 [ms], donde la fase de apoyo es de 240 [ms] y la fase de vuelo es de 100 [ms].

En bajo secuencia de UNA de las fotografías de una ejecución experimento. el control de realimentación para el movimiento generación puede estabilizar el funcionamiento cambiando el contacto ubicación de los pies. Este robot puede correr a una velocidad mediade 7,0 [km / h]. Esto revela que el control de balancees eficaz para la alta velocidad de circulación.

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1. Introducción2. Running motion generation3. Balance control4. Experiments5. Conclusiones

Conclusiones

Dos tecnologías se utilizaron para desarrollar un robot humanoide capaces de funcionar a 7,0 [km / h].-La primera tecnología es la generación de movimiento. La propuesta método se puede diseñar tanto caminar y correr, porque la trayectoria vertical de COM se pueden diseñar libremente en un tiempo de cálculo corto. La capacidad de diseñar cualquier pie o en ejecución de movimiento basado en un movimiento de marcha en su lugar puede se aplica simplemente a otros tipos de robots con patas.-La segunda tecnología es el control de balance. Nos dimos cuenta de cumplimiento sin detección de la fuerza mediante el ajuste del control de obtener de las articulaciones y alimentar-enviado pares. Los choques de la suelo son absorbidas sin un sensor de fuerza en el pie.-Además, el control de realimentación para la generación de movimiento permite que el robot para evitar caer sobre cambiando el ubicación del pie de contacto. Este control se basa en elventaja de la generación de movimiento propuesto, que puede ser realizado en un tiempo corto. En el futuro, la solidez de correr y caminar debe ser mejorado. En el presente estudio, hemos asumido un pequeño perturbación y un suelo plano. Sin embargo, una perturbación más grande es posible en un espacio de trabajo real. Correr y caminar en brutoterreno también se examinará en el futuro.

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Gracias a todos