In this paper, we propose a novel framework on force-and-moment-based Model Predictive Control (MPC) for dynamic legged robots. Specifically, we present a formulation of MPC designed for 10 degree-of-freedom (DoF) bipedal robots using simplified rigid body dynamics with input forces and moments. This MPC controller will calculate the optimal inputs applied to the robot, including 3-D forces and 2-D moments at each foot. These desired inputs will then be generated by mapping these forces and moments to motor torques of 5 actuators on each leg. We evaluate our proposed control design on physical simulation of a 10 degree-of-freedom (DoF) bipedal robot. The robot can achieve fast walking speed up to 1.6 m/s on rough terrain, with accurate velocity tracking. With the same control framework, our proposed approach can achieve a wide range of dynamic motions including walking, hopping, and running using the same set of control parameters.
翻译:在本文中,我们提出了一个关于动态脚步机器人的以力和动作为基础的模型预测控制(MPC)的新框架。 具体地说, 我们展示了一种配方的多氯三氯二联苯为10度自由( DoF) 双翼机器人设计的配方, 使用输入力和时间的简化硬体动态。 这个多氯控制器将计算对机器人应用的最佳输入, 包括三维力量和每英尺两维时刻。 这些所需的输入将通过绘制这些力量和每条腿5个驱动器的发动机时段来产生。 我们评估了我们关于10度自由( DoF)双臂机器人物理模拟的拟议控制设计。 机器人可以在粗野的地形上快速行走速度达到1.6米/秒, 并进行精确的速度跟踪。 在同一控制框架内, 我们提出的方法可以实现一系列广泛的动态动作, 包括行走、 跳动, 以及使用相同的控制参数运行 。