Teleoperation is a powerful method to generate reference motions and enable humanoid robots to perform a broad range of tasks. However, teleoperation becomes challenging when using hand contacts and non-coplanar surfaces, often leading to motor torque saturation or loss of stability through slipping. We propose a centroidal stability-based retargeting method that dynamically adjusts contact points and posture during teleoperation to enhance stability in these difficult scenarios. Central to our approach is an efficient analytical calculation of the stability margin gradient. This gradient is used to identify scenarios for which stability is highly sensitive to teleoperation setpoints and inform the local adjustment of these setpoints. We validate the framework in simulation and hardware by teleoperating manipulation tasks on a humanoid, demonstrating increased stability margins. We also demonstrate empirically that higher stability margins correlate with improved impulse resilience and joint torque margin.


翻译:遥操作是生成参考运动并使人形机器人执行广泛任务的强大方法。然而,当涉及手部接触与非共面表面时,遥操作变得极具挑战性,常导致电机转矩饱和或因滑动而丧失稳定性。本文提出一种基于质心稳定性的重定向方法,可在遥操作过程中动态调整接触点与姿态,以增强此类困难场景下的稳定性。本方法的核心在于对稳定裕度梯度进行高效解析计算。该梯度用于识别对遥操作设定点高度敏感的稳定性场景,并指导对这些设定点进行局部调整。我们通过在仿真与硬件平台上对人形机器人进行遥操作操控任务来验证该框架,证明了稳定裕度的提升。实验还进一步表明,更高的稳定裕度与更强的冲击恢复能力及关节转矩裕度相关。

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