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Evaluación comparativa de controladores de balanceo dinámico para robots humanoides

Autores: Castano, Juan A.; Humphreys, Joseph; Mingo Hoffman, Enrico; Fernández Talavera, Noelia; Rodriguez Sanchez, Maria Cristina; Zhou, Chengxu

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Evaluación comparativa de controladores de balanceo dinámico para robots humanoides


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Enfoques de diseño de control
Equilibrio humanoide
Control por retroalimentación
Grados de Libertad
Estrategias de equilibrio
Experimentos de referencia

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 31

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento presenta un estudio comparativo de tres enfoques de diseño de control para el equilibrio de humanoides basado en la estabilización del Centro de Masa y el ajuste de la postura corporal. La comparación se llevó a cabo en circunstancias controladas que permiten a otros investigadores replicar y comparar nuestros resultados con los suyos. El control de retroalimentación del diseño en espacio de estados se basa en modelos simples y proporciona suficiente robustez para controlar sistemas complejos y de altos Grados de Libertad (DoFs), como los humanoides. Las estrategias implementadas permiten un comportamiento compliant del robot en reacción a perturbaciones impulsivas o periódicas, resultando en una respuesta suave y similar a la humana, considerando las restricciones. En este sentido, implementamos dos estrategias de equilibrio para compensar la desviación. La primera utiliza el punto de captura del robot como principio de estabilidad y la segunda utiliza los sensores de Fuerza/Torque en los tobillos para definir una referencia que estabiliza al robot. Además, se implementó una tercera estrategia basada en la orientación del cuerpo superior para absorber perturbaciones externas y contrarrestarlas. A pesar de que las estrategias de equilibrio se implementan de manera independiente, pueden fusionarse para aumentar aún más el rendimiento del equilibrio. Las estrategias propuestas se aplicaron previamente en diferentes plataformas bipedales humanoides; sin embargo, su rendimiento no pudo ser debidamente evaluado antes. Con esta preocupación, este documento se centra en la evaluación en escenarios controlados para ayudar a la comunidad a comparar diferentes técnicas de equilibrio. Los indicadores clave de rendimiento (KPI) utilizados en nuestra comparación son la desviación, el tiempo de asentamiento, la máxima orientación medida, la medida de marcha pasiva, los torques medidos en los tobillos y el Centro de Presión reconstruido. Los experimentos de evaluación se llevaron a cabo en simulaciones y utilizando las instalaciones del Istituto Italiano di Tecnologia en el robot humanoide REEM-C proporcionado por PAL robotics dentro del marco del proyecto H2020 de la UE EUROBENCH.

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