接触力の最適分配による脚付きロボットの制御

アジャイルで安全なヒューマノイドロボットの開発には、高い追従性能と環境への適合性を保証するコントローラーが必要です。特に、接触相互作用の制御は、環境と積極的に相互作用するロボットにとって極めて重要です。逆動力学や作業空間制御のようなモデルベースのコントローラーは、高い追従性能と適合性を提供するため非常に魅力的です。しかし、マニピュレーターなどの完全にアクチュエートされたシステムで広く使用されている一方で、ヒューマノイドのような脚付きロボットにおいてはまだ標準的なコントローラーとはなっていません。実際、そのようなロボットは、浮遊ベースによるアンダーアクチュエートの特性や切替接触制約による観点から、マニピュレーターとは根本的に異なります。本論文では、トルク冗長性を利用して接触制約の最適分布を作成する脚付きロボット用の逆動力学コントローラーを提案します。得られるコントローラーは、所望の動作が与えられたとき、各時点で接触制約の任意の二次コストを最小化することができます。特に、これを使用して移動中の接線力を最小化する方法を示し、したがって困難な地形での脚付きロボットの移動を大幅に改善します。理論的結果に加え、ヒューマノイドロボットと四足歩行ロボットのシミュレーションや、実際の四足歩行ロボットでの実験も示し、コントローラーの利点を実証します。