Dynamic locomotion in rough terrain requires accurate foot placement, collision avoidance, and planning of the underactuated dynamics of the system. Reliably optimizing for such motions and interactions in the presence of imperfect and often incomplete perceptive information is challenging. We present a complete perception, planning, and control pipeline, that can optimize motions for all degrees of freedom of the robot in real-time. To mitigate the numerical challenges posed by the terrain a sequence of convex inequality constraints is extracted as local approximations of foothold feasibility and embedded into an online model predictive controller. Steppability classification, plane segmentation, and a signed distance field are precomputed per elevation map to minimize the computational effort during the optimization. A combination of multiple-shooting, real-time iteration, and a filter-based line-search are used to solve the formulated problem reliably and at high rate. We validate the proposed method in scenarios with gaps, slopes, and stepping stones in simulation and experimentally on the ANYmal quadruped platform, resulting in state-of-the-art dynamic climbing.


翻译:在粗野地形中,动态的动态移动需要准确的脚位位置、避免碰撞和规划系统未充分激活的动态。在不完善而且往往不完全的感知信息面前,为这种动作和互动做出最优化是具有挑战性的。我们展示了完整的感知、规划和控制管道,可以优化机器人所有自由度的实时运动。为了减轻地形带来的数字挑战,通过当地对脚位可行性的近似值,抽取一系列的锥形不平等限制,并嵌入在线模型预测控制器。每张海拔图都预先计算了可移动性分类、平面分割和签字的距离场,以尽量减少优化期间的计算努力。同时使用多射、实时透电和以过滤器为基础的直线研究,以可靠和高速可靠地解决所提出的问题。我们验证了在有缺口、斜坡以及模拟和实验性地在Anymal 4号平台上模拟和制成石头的假设中的拟议方法,从而导致最先进的动态攀登峰。

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