This article takes a step to provide humanoid robots with adaptive morphology abilities. We present a systematic approach for enabling robotic covers to morph their shape, with an overall size fitting the anthropometric dimensions of a humanoid robot. More precisely, we present a cover concept consisting of two main components: a skeleton, which is a repetition of a basic element called node, and a soft membrane, which encloses the cover and deforms with its motion. This article focuses on the cover skeleton and addresses the challenging problems of node design, system modeling, motor positioning, and control design of the morphing system. The cover modeling focuses on kinematics, and a systematic approach for defining the system kinematic constraints is presented. Then, we apply genetic algorithms to find the motor locations so that the morphing cover is fully actuated. Finally, we present control algorithms that allow the cover to morph into a time-varying shape. The entire approach is validated by performing kinematic simulations with four different covers of square dimensions and having 3x3, 4x8, 8x8, and 20x20 nodes, respectively. For each cover, we apply the genetic algorithms to choose the motor locations and perform simulations for tracking a desired shape. The simulation results show that the presented approach ensures the covers to track a desired shape with good tracking performances.


翻译:文章迈出了一步, 向人形机器人提供适应性形态能力。 我们提出了一个系统化的方法, 使机器人覆盖能够改变形状, 其总体尺寸与人形机器人的人类测量维度相适应。 更准确地说, 我们提出了一个由两个主要组成部分组成的覆盖概念: 骨骼, 即一个叫做节点的基本元素的重复, 和软膜, 包含覆盖和变形及其运动的覆盖和变形。 文章侧重于覆盖骨骼, 并解决结点设计、 系统建模、 运动定位和控制设计等具有挑战性的问题。 覆盖模型以运动学为主, 以及定义系统动力学的系统维度。 更确切地说, 我们使用基因算法来找到运动位置, 以使变形的覆盖面能随时间变换形状。 整个方法的验证方法是用四个不同的平面覆盖进行运动模拟, 并且有3x3, 4x8, 8和20x20 控制设计系统变形系统的设计。 覆盖着运动模型, 以及系统定出一个系统性的方法, 来定位, 运行一个运动轨轨迹, 分别用来显示一个模型到形状。

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