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arXiv 2010.04401cs.RO
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人形机器人的Lyapunov稳定方向估计

Lyapunov-Stable Orientation Estimator for Humanoid Robots

CNRS-AIST JRL (Joint Robotics Laboratory), IRL, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)(法国国家科学研究中心-日本产业技术综合研究所联合机器人实验室(联合研究实验室),日本产业技术综合研究所);Laboratoire d’Ingénierie des Systèmes de Versailles(凡尔赛系统工程实验室);Université Paris-Saclay, CentraleSupélec, CNRS(巴黎萨克雷大学,中央理工-高等电力学院,法国国家科学研究中心)

Mehdi Benallegue, Rafael Cisneros, Abdelaziz Benallegue, Yacine Chitour, Mitsuharu Morisawa, Fumio Kanehiro

摘要:

在本文中,我们提出了一个观察计划,证明李雅普诺夫稳定性,估计一个人形的浮动基地的方向。其思想是使用速度辅助姿态估计,这需要知道系统的速度。该速度可以通过考虑由与环境的接触信息提供的运动学数据并使用IMU和关节编码器来获得。我们演示了如何可以使用这种操作的情况下,一个固定的或移动的接触,允许它被用于运动。我们展示了如何在选定的两阶段状态倾斜估计器中使用这种速度估计:(i)第一阶段具有全局和快速收敛(ii),第二阶段具有平滑和鲁棒的动态特性。我们提供了新的具体证明几乎全局李雅普诺夫渐近稳定性和局部指数收敛的观察器。最后,我们评估其性能采用比较模拟,并通过使用它在一个闭环稳定方案HRP-5 P和HRP-2KAI机器人执行全身运动任务和运动。

英文摘要:

In this paper, we present an observation scheme, with proven Lyapunov stability, for estimating a humanoid's floating base orientation. The idea is to use velocity aided attitude estimation, which requires to know the velocity of the system. This velocity can be obtained by taking into account the kinematic data provided by contact information with the environment and using the IMU and joint encoders. We demonstrate how this operation can be used in the case of a fixed or a moving contact, allowing it to be employed for locomotion. We show how to use this velocity estimation within a selected two-stage state tilt estimator: (i) the first which has a global and quick convergence (ii) and the second which has smooth and robust dynamics. We provide new specific proofs of almost global Lyapunov asymptotic stability and local exponential convergence for this observer. Finally, we assess its performance by employing a comparative simulation and by using it within a closed-loop stabilization scheme for HRP-5P and HRP-2KAI robots performing whole-body kinematic tasks and locomotion.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

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