Optimization algorithms are increasingly important for the control of rigid-body systems. An essential requirement for these algorithms is the availability of accurate partial derivatives of the equations of motion with respect to the state and control variables. State of the art methods for calculating the derivatives use analytical differentiation methods based on the chain rule, and although these methods are an improvement over finite-difference in terms of accuracy, they are not always the most efficient. In this paper, we present an analytical method for calculating the first-order partial derivatives of rigid-body dynamics. The method uses Featherstone's spatial vector algebra and is presented in a recursive form similar to the Recursive-Newton Euler Algorithm (RNEA). Several dynamics identities and computational options are exploited for efficiency. The algorithms are bench-marked against competing approaches in Fortran and C++. Timing results are presented for kinematic trees with up to 500 links. As an example, the 100 link case leads to a 7x speedup over our Fortran implementation of the existing state-of-the-art method. Preliminary comparison of compute timings for the partial derivatives of inverse dynamics in C++ are also shown versus the existing Pinocchio framework. A speedup of 1.6x is reported for the 36-dof ATLAS humanoid using the new algorithm proposed in this paper.


翻译:优化算法对于控制僵硬机体系统越来越重要。 这些算法的基本要求是,在状态变量和控制变量方面提供运动方程式的准确部分衍生物。 计算衍生物的先进方法使用基于链规则的分析差异方法。 虽然这些方法在精确性方面比有限差异有改进,但并非始终是最有效的。 在本文中,我们提出了一个分析方法,用于计算硬体动态的第一阶部分衍生物。这种方法使用Featherstone的空间矢量代数,并以类似于Recursive-Newton Euler Algoorithm(RNEA)的循环形式显示。 几种动力特性和计算选项使用基于链规则的分析差异方法来计算效率。 算法与Fortran和C++之间竞争的方法相比有改进作用,但并不是最有效率的。 本文中,100个链接案导致我们Featran执行现有的空间矢量代数代数代数代数代数代数的加速度,并且以类似Recursive-Newsal 格式的形式展示了Alixx 模型。 初步比较了目前使用的36-Axx 的模型,在C- dalviquestal-xxxx 格式格式框架中也展示了Axxxxxxxxxx

0
下载
关闭预览

相关内容

【干货书】机器人元素Elements of Robotics ,311页pdf
专知会员服务
34+阅读 · 2021年4月16日
专知会员服务
76+阅读 · 2021年3月16日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
125+阅读 · 2020年11月20日
【2020新书】数据科学与机器学习导论,220页pdf
专知会员服务
80+阅读 · 2020年9月14日
【新书】Python编程基础,669页pdf
专知会员服务
194+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
时序数据异常检测工具/数据集大列表
极市平台
65+阅读 · 2019年2月23日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
蒙特卡罗方法(Monte Carlo Methods)
数据挖掘入门与实战
6+阅读 · 2018年4月22日
【推荐】免费书(草稿):数据科学的数学基础
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年10月1日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Particle-In-Cell Simulation using Asynchronous Tasking
Arxiv
0+阅读 · 2021年6月17日
VIP会员
相关VIP内容
【干货书】机器人元素Elements of Robotics ,311页pdf
专知会员服务
34+阅读 · 2021年4月16日
专知会员服务
76+阅读 · 2021年3月16日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
125+阅读 · 2020年11月20日
【2020新书】数据科学与机器学习导论,220页pdf
专知会员服务
80+阅读 · 2020年9月14日
【新书】Python编程基础,669页pdf
专知会员服务
194+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
时序数据异常检测工具/数据集大列表
极市平台
65+阅读 · 2019年2月23日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
蒙特卡罗方法(Monte Carlo Methods)
数据挖掘入门与实战
6+阅读 · 2018年4月22日
【推荐】免费书(草稿):数据科学的数学基础
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年10月1日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员