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IROS 2020 | 轮足跳跃机器人的建模与控制

  • 2020.10.28
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太平洋时间10月25日,2020 IROS 正式举办,AIRS 共发表9篇文章,两篇获最佳奖提名。

        10月25日,机器人与智能系统领域最著名、影响力最大的顶级学术会议—— IEEE智能机器人与系统国际会议(IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, IROS)正式召开。AIRS 共有九篇论文被本届 IROS 接收,其中更有两篇获最佳奖提名。会议举行期间,AIRS 也带着大家一起来学习观摩这几篇论文。

        今天带来的是 AIRS 国际合作项目 Sethu Vijayakumar 教授作为通讯作者的三篇论文。以下介绍的是 Modeling and Control of a Hybrid Wheeled Jumping Robot(轮足跳跃机器人的建模与控制)一文。

研究背景

        轮足机器人结合了轮式机器人在平坦路面中上的能量效率高和足式机器人在崎岖路面上的越野能力强的优点。轮足式机器人,如ASCENTO和Handle展示了动态的跳跃技能,这为克服包括挑战性障碍物在内的地形开辟了新的可能性。

研究概要

        在本文中,我们研究了一个带有伸缩关节的轮式机器人。该伸缩关节可使机器人累积动量以跳过障碍物,并在失去平衡倒地后重新站立。我们为此类的两轮跳跃机器人提出了一个模型,该模型可看作是最简单的轮足式系统。我们对模型预测控制器(MPC)中使用的系统动力学进行了分析推导。我们研究了模型的行为,并演示了高度动态的动作,例如上摆和跳跃。此外,这些运动被发现于第一原理的优化中。我们在仿真中针对各种任务和不平坦的地形对控制器进行了评估。

        本文的作者之一为英国爱丁堡大学的博士后研究员辛松晏。他是 AIRS 与英国爱丁堡大学的国际联合研究项目(移动协作机器人:解决现实世界的挑战)中“多点接触运动规划”分支的小组长, 目前他的研究领域为利用控制,优化和机器学习以生成足式机器人的动态运动。在加入爱丁堡大学前,他师从Dr. Nikolaos Tsagarakis,并获得了意大利技术研究院和热那亚大学联合授予的生物工程与机器人博士学位。本文的通讯作者为 Sethu Vijayakumar 教授,他是爱丁堡大学信息学院终身教授、爱丁堡机器人中心主任、阿兰·图灵研究所联合主任、英国爱丁堡皇家学会会员。研究领域涉及机器人、统计机器学习、运动控制、自主系统规划和优化以及计算神经科学等。Sethu Vijayakumar 教授是我院国际合作项目的项目负责人之一,和我院的林天麟教授共同合作开展英国爱丁堡大学与 AIRS 的国际联合研究项目“移动协作机器人:解决现实世界的挑战”。林天麟教授为香港中文大学(深圳)助理教授,同时也是我院的智能机器人研究中心主任。

致谢

        该研究论文是由英国工程与物理科学研究委员会资助的机器人与自主系统博士培训中心项目(EP/L016834/1)、英国工程与物理科学研究委员会资助的未来太空人工智能及机器人技术项目(FAIR-SPACE:EP/R026092/1)、欧盟地平线2020(H2020)资助的运动记忆项目(MEMMO, ID: 780684)和深圳市人工智能与机器人研究院(2019-ICP002)共同资助完成。感谢 Henrique Ferollho 和 Matthew Timmons-Brown 提供的帮助和反馈。

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