下载
加入VIP
  • 专属下载特权
  • 现金文档折扣购买
  • VIP免费专区
  • 千万文档免费下载

上传资料

关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 与你们人类不同机器人光是双脚走路就拼尽全力了

与你们人类不同机器人光是双脚走路就拼尽全力了.doc

与你们人类不同机器人光是双脚走路就拼尽全力了

一只蜡烛就能点亮黑暗
2019-06-04 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《与你们人类不同机器人光是双脚走路就拼尽全力了doc》,可适用于综合领域

与你们人类不同,机器人光是双脚走路就拼尽全力了双足机器人有哪些常见的平衡算法白色源代码,RoboticsArtificialIntelligence研究生··抛砖引个玉先:)双足机器人的算法比较多,有些有名字,比如“增量式模糊控制PD控制算法”,“机器学习算法”有些则没有什么太过具体的名字,我在这里就介绍一种应用于复杂地形(带有倾斜角度的或表面不均匀的落脚面)的双足机器人的算法吧。先说说双足机器人的平衡控制都经历过哪些阶段。在最开始的双足机器人使用的平衡控制策略是“静态步行”(staticwalking)这种策略的特点是:机器人步行的过程中,重心(COG,CenterofGravity)的投影始终位于多边形支撑区域(supportregion)内,这种控制策略的好处在于:在整个的行进过程中,机器人可以在行走动作中停止而不摔倒,但代价是行动速度非常迟缓(每一步需要花费秒甚至更长)(因为需要保持重心的投影始终位于支撑区域,否则将不稳定),因为静态步行和人类的期望相差甚远,于是人类开发出来了另一种步行平衡策略:“动态步行”。(dynamicwalking)在动态步行中机器人的行动速度被提升至了每步不超过秒。但是弊端也是显而易见的,机器人难以在运动的状态下立即停顿(惯性的作用),从而使得机器人在状态转换的过程中变得不稳定。为了解决惯性带来的影响,零力矩点(ZMP,zeromomentpoint)被引入到了这一控制策略中。在单脚支撑相中,ZMP=COG。引入ZMP的好处在于,如果ZMP严格的存在于机器人的支撑区域中,机器人绝对不会摔倒。(图静态步行)(图引入了ZMP的动态步行)现在双足平衡的主流是用基于ZMP的动态步行。基于上述的基本内容,双足机器人的一条腿就可以抽象成控制系统中最基本的“倒立摆”模型。(图倒立摆模型)可以推导出机器人的一条腿的正向ZMP动力学公式为:(图正向ZMP动力学公式)Xzmp代表正向ZMP,Xmc代表质量中心的前进位移,l是倒立摆的长度,g是重力加速度。由于复杂地形的双足平衡无法由单一的控制器实现,所以多个控制器的切换策略被用于解决平衡问题。在这一个策略中,机器人的行走被设定为一个周期(cycle)每一个周期被分成了不同的行走阶段(stage)如下图所示:(图双足机器人的行走周期和行走阶段)图中的阶段是一个周期。而在第和第阶段可以发现,在这两个阶段中,机器人的SSP与DSP发生了“共存”,即同时存在状态。在一般的双足平衡的算法中包含了三种控制策略:()实时平衡控制策略(realtimebalancecontrolstrategy)()步行模式控制策略(walkingpatterncontrolstrategy)()行动预测控制策略(predictedmotioncontrolstrategy)基于不同策略的不同目的,每一种控制策略都包含了多种在线控制器(onlinecontroller),下面将分述每一种策略的任务及使用的控制器。A实时平衡控制策略控制器:阻尼控制器(Dampingcontroller)。目的:在SSP模式下,消除机器人上半身的振动。作用阶段:,全阶段,中的SSP阶段。控制器:ZMP补偿器(ZMPcompensator)。目的:保持机器人骨盆关节(如图所示)在动态运动中水平方向的平衡。作用阶段:,全阶段,中的SSP阶段。(图,机器人的骨盆(pelvis)关节示意图)控制器:软著陆控制器(Softlandingcontrollers)。目的:吸收机器人脚着陆时的撞击,调节机器人脚与着陆区的接触面。作用阶段:,中的DSP阶段。B步行模式控制策略控制器:骨盆摇摆振幅控制器(Pelvisswingamplitudecontroller)。目的:补偿机器人骨盆关节侧部摇摆振幅。作用阶段:,中的DSP阶段。控制器:躯干俯仰角侧倾角控制器(Torsopitchrollcontroller)。目的:补偿骨盆关节的中心位置相对于躯干的俯仰角侧倾角摇摆。作用阶段:,中的DSP阶段。C行动预测控制策略控制器:过倾斜控制器(Tiltovercontroller)。目的:补偿机器人踝关节轨迹,以避免机器人在压延方向上的过倾斜。作用阶段:,全阶段。控制器:着陆位姿控制器(Landingpositioncontroller)。目的:避免机器人脚着陆时造成的不稳定。作用阶段:,全阶段。然而,一般的双足平衡算法无法解决地形不均匀或地形倾斜的问题,因此,在地形不均匀或地形倾斜这种复杂环境中,一些新的控制需要被引入:A直立姿态控制器(UprightPoseController)这种控制器可以使机器人在倾斜地形中始终保持直立姿势,从而保持整个机体的平衡。对于双足机器人而言,倾斜地形的“全局倾斜角”的测量就显得尤为重要。一般采用的测量方法是在机器人的躯体内部安装一个轴的加速度计,在加上一个低通滤波器就可以构成一个倾斜计。对于机器人的俯仰姿态控制,在规定的踝关节轨迹上,直立姿态控制器附加了含有俯仰误差的PI控制器:直立姿态控制器则可由下列等式实现:图更加直观的反映出了使用控制器之前与之后的俯仰控制平衡性差异:使用控制器之前与之后的侧倾控制平衡性差异:至于后面的码不动了暂且先到这里吧年月日更新( ̄┰ ̄*)看到评论里有大神提到了没有ZMPsensor怎么控制双足机器人的问题,正好有一个例子可以看一下年的时候,德国航空航天局下属的机器人学和机电学研究所(InstituteofRoboticsandMechatronics)发布了一款名为“DLR”的机器人(如下图所示)它是由ChristinOtt及其带领的团队一起研发的,和一般基于ZMP的双足机器人不同,DLR并不依赖于ZMP的辅助控制。德国人给它的定义是“Torquecontrolledhumanoidrobot”即基于力矩调节控制的机器人。力矩调节的核心思想是“当机器人受到外界的干扰时,预期的力和力矩可以同时作用以使得机器人始终保持平衡(如下图)DLR机器人采用的控制器是一个名叫“graspinginspiredcontroller”(实在是只能意会)这个控制器实现的算法是一种优化算法,这种算法可以计算上述平衡策略中所需要的力和力矩,从而抵消外界扰动。下图所示的是DLR所使用的平衡控制器的框图由于鄙人实在是才疏学浅,所学并未涉及到力矩控制平衡算法,所以将文献的标题写在下方,诸位感兴趣可以看看:“PostureandBalanceControlforBipedRobotsbasedonContactForceOptimization”,ChristianOtt,MaximoARoa,andGerdHirzinger。thIEEERASInternationalConferenceonHumanoidRobots$IEEE其实我真正感兴趣的是BostonDynamics的Altas双足机器人,BD出品,必属精品(你懂的),可是资料少的可怜,上穷碧落下黄泉,两处茫茫皆不见……还是很想知道Altas的控制算法的。哦,对了,其实答主是一个害怕与人社交的工科男所以还是不要私信了吧问题在评论里面说出来就好,我们大家可以共同讨论,集思广益嘛(··)有大神私信我问了一种日本机器人的平衡算法,在这里回复一下这种机器人是由一个名为DrGuero的日本机器人研究者开发的,但是他的真名是MasahikoYamaguchi这里值得注意的是,如果在网站上搜索MasahikoYamaguchi的相关研究成果,你会发现:好吧,居然是一个化学家……虽然不排除重名重姓的可能……但还是有点奇怪。有点扯远了,说回机器人。这种日本机器人实际上是一个系列,以“PRIMER”开头的一个系列,说的在通俗一点,相比诸位多多少少都在媒体上曾经见过一个能够自己骑自行车并刹车的小机器人吧没错,就是这种机器人。(PRIMERVrobot)在这种机器人的官网上()还能找到这一系列机器人的更多功能及其图片,例如走钢丝什么的:然后我们来聊聊这种机器人的工作原理。首先,官网给出的原理非常“玄妙”,难以理解,因为居然用的是AI!!也就是人工智能:还有很玄妙的原理图:呃,我个人表示完全看不懂……好吧,那么在网上能否找到其他相关信息呢答案是肯定的,但是和官网感觉……画风不一样啊:例如这一段话的最后一段就说“themachineworksontheremotecontrol"顿时就感觉有点low了有木有……毕竟在我心中,遥控操纵的机器人和自主机器人还是有差距的。再比如:第一段的最后提到,尽管平衡是自主完成的,但是在决定方向时,必须(hasto)要一直(atalltimes)遥控……仁兄,高大上的AI呢然后又有关于V机器人的资料:这段话里面提到了DrGuero的PRIMERV机器人是基于KHRHV(这个机器人网上有卖的,有详细的说明书,网址在文章最后)改造的,而关于PRIMERV的平衡原理,一个中文网站上写到:用的是“倾斜感应器”,应该和我上文提到的控制器差不多,嗯……其实我觉得吧,这个系列的日本机器人,好像并没有多么的依靠算法,控制之类的,应该是一种编程示教遥控的机器人,由于文献网站上没有关于这种机器人的Datesheet和Paper,所以这也仅仅是我的个人猜想,欢迎一起讨论。不知道对您的问题有没有帮助……人型機器人KONDOKHRHVVer程式編輯介面簡介CAVEDU教育團隊技術部落格|CAVEDU教育團隊技術部落格RoboticscomhkKondoKHRHVPRIMERV–asteelwirecrossingrobot|RobAidAIRobot如有问题,还望指正,大家互相学习:)查看知乎原文(条讨论)

用户评价(0)

关闭

新课改视野下建构高中语文教学实验成果报告(32KB)

抱歉,积分不足下载失败,请稍后再试!

提示

试读已结束,如需要继续阅读或者下载,敬请购买!

文档小程序码

使用微信“扫一扫”扫码寻找文档

1

打开微信

2

扫描小程序码

3

发布寻找信息

4

等待寻找结果

我知道了
评分:

/8

与你们人类不同机器人光是双脚走路就拼尽全力了

VIP

在线
客服

免费
邮箱

爱问共享资料服务号

扫描关注领取更多福利