Stabilizing legged robot locomotion on a dynamic rigid surface (DRS) (i.e., rigid surface that moves in the inertial frame) is a complex planning and control problem. The complexity arises due to the hybrid nonlinear walking dynamics subject to explicitly time-varying holonomic constraints caused by the surface movement. The first main contribution of this study is the extension of the capture point from walking on a static surface to locomotion on a DRS as well as the use of the resulting capture point for online motion planning. The second main contribution is a quadratic-programming (QP) based feedback controller design that explicitly considers the DRS movement. The stability and robustness of the proposed control approach are validated through simulations of a quadrupedal robot walking on a DRS with a rocking motion. The simulation results also demonstrate the improved walking performance compared with our previous approach based on offline planning and input-output linearizing control that does not explicitly guarantee the feasibility of ground contact constraints.


翻译:固定在动态硬质表面(即惯性框架中移动的硬质表面)的脚脚机器人移动是一个复杂的规划和控制问题,其复杂性来自非线性行走的混合动态,受地表运动造成的明确时间变化的全蛋组制约。本研究的第一个主要贡献是扩大捕获点,从在静态表面行走,到在DRS上行走,以及利用由此形成的捕获点进行在线运动规划。第二个主要贡献是基于四边式程序(QP)的反馈控制器设计,明确考虑DRS的移动。拟议控制方法的稳定性和稳健性通过模拟在DRS上行走的四倍机器人与摇滚运动的模拟而得到验证。模拟结果还表明,与我们以前基于离线式规划和输入-输出线性控制的方法相比,行走的性能有所改善,这并不能明确保证地面接触限制的可行性。

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