Control Óptimo de Torque Multi-Objetivo con Seguimiento Simultáneo de Movimiento y Fuerza para Robots Cuadrúpedos Hidráulicos
Autores: Shi, Yapeng; He, Xiaolong; Zou, Wenpeng; Yu, Bin; Yuan, Lipeng; Li, Mantian; Pan, Gang; Ba, Kaixian
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
El control de fuerza basado en modelos para el seguimiento de movimiento y fuerza enfrenta desafíos significativos en plataformas cuadrúpedas reales debido a las aparentes inexactitudes del modelo. En este artículo, presentamos un control de torque óptimo multiobjetivo para robots cuadrúpedos hidráulicos bajo errores de modelo significativos, como componentes hidráulicos no modelables, linealización, perturbaciones, etc. Más específicamente, primero se modelan las dinámicas centroidales para proyectar las dinámicas de los comportamientos de cuerpo completo basados en flotación al marco centroidal. Posteriormente, se desarrollan mecanismos de compensación de errores de modelo para seguir el movimiento de referencia del centro de masa (CoM), el torso y las trayectorias de los extremos de los pies, que se mapean en el espacio de las articulaciones. Además, se formula un esquema de control de torque óptimo multiobjetivo utilizando programación cuadrática (QP) para coordinar el seguimiento del movimiento de referencia y las fuerzas de reacción del suelo simultáneamente, mientras se satisfacen todas las restricciones. Finalmente, presentamos una serie de simulaciones así como experimentos en una plataforma cuadrúpede hidráulica real, EHbot. Los resultados demuestran que el esquema de control de torque propuesto es robusto ante grandes inexactitudes del modelo y mejora el rendimiento del sistema en su conjunto.
Descripción
El control de fuerza basado en modelos para el seguimiento de movimiento y fuerza enfrenta desafíos significativos en plataformas cuadrúpedas reales debido a las aparentes inexactitudes del modelo. En este artículo, presentamos un control de torque óptimo multiobjetivo para robots cuadrúpedos hidráulicos bajo errores de modelo significativos, como componentes hidráulicos no modelables, linealización, perturbaciones, etc. Más específicamente, primero se modelan las dinámicas centroidales para proyectar las dinámicas de los comportamientos de cuerpo completo basados en flotación al marco centroidal. Posteriormente, se desarrollan mecanismos de compensación de errores de modelo para seguir el movimiento de referencia del centro de masa (CoM), el torso y las trayectorias de los extremos de los pies, que se mapean en el espacio de las articulaciones. Además, se formula un esquema de control de torque óptimo multiobjetivo utilizando programación cuadrática (QP) para coordinar el seguimiento del movimiento de referencia y las fuerzas de reacción del suelo simultáneamente, mientras se satisfacen todas las restricciones. Finalmente, presentamos una serie de simulaciones así como experimentos en una plataforma cuadrúpede hidráulica real, EHbot. Los resultados demuestran que el esquema de control de torque propuesto es robusto ante grandes inexactitudes del modelo y mejora el rendimiento del sistema en su conjunto.