Dynamic walking on bipedal robots has evolved from an idea in science fiction to a practical reality. This is due to continued progress in three key areas: a mathematical understanding of locomotion, the computational ability to encode this mathematics through optimization, and the hardware capable of realizing this understanding in practice. In this context, this review article outlines the end-to-end process of methods which have proven effective in the literature for achieving dynamic walking on bipedal robots. We begin by introducing mathematical models of locomotion, from reduced order models that capture essential walking behaviors to hybrid dynamical systems that encode the full order continuous dynamics along with discrete footstrike dynamics. These models form the basis for gait generation via (nonlinear) optimization problems. Finally, models and their generated gaits merge in the context of real-time control, wherein walking behaviors are translated to hardware. The concepts presented are illustrated throughout in simulation, and experimental instantiation on multiple walking platforms are highlighted to demonstrate the ability to realize dynamic walking on bipedal robots that is agile and efficient.


翻译:两足机器人上动态行走从科幻小说中的一个想法演变为实际现实。 这是因为在三个关键领域继续取得进展: 对运动的数学理解, 通过优化将数学编码的计算能力, 以及在实践中实现这种理解的硬件。 在这方面, 本评论文章概述了在文献中证明在双足机器人上实现动态行走的有效方法的端到端过程。 我们从引入移动的数学模型开始, 从采集基本行走行为的减少顺序模型, 到将全秩序持续动态与离散脚踏动动态编码的混合动态系统。 这些模型构成了通过( 非线性)优化问题生成游戏的基础。 最后, 模型及其生成的格子在实时控制的背景下合并, 即行走行为被转化成硬件。 模拟中始终展示了所展示的概念, 在多个行走平台上进行实验性即时速化, 以显示在灵活高效的双足机器人上实现动态行走的能力 。

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