20、基于参数优化的仿人机器人双足行走

基于参数优化的仿人机器人双足行走

1. 引言

在仿人机器人领域，双足行走是一项关键技术。我们提出的双足行走解决方案旨在让新团队更轻松地进入相关赛事，同时方便将自制的行走控制器与特定机器人的基线进行比较。其还能轻松测试新的机器人平台或对现有平台进行修改，加快硬件开发周期。

1.1 核心贡献

• 开源行走控制器：适用于任何非并联仿人机器人。
• 不同机器人平台的稳定行走速度基线。
• 多种仿人机器人的ROS 2 URDF描述和MoveIt配置集合。
• 不同参数优化方法的比较。

1.2 行走组成部分

行走由两部分构成：基于参数化五次样条的开环模式生成器和闭环稳定模块。模式生成器描述脚部在笛卡尔空间的期望轨迹，PID控制器根据IMU数据修改躯干方向，还可根据关节扭矩或脚部压力数据进行步相调制。由于使用了标准的MoveIt接口，可应用不同的逆运动学方法，且行走不需要机器人动力学模型，只需样条定义和PID控制器的一组参数，这些参数可通过多目标树结构Parzen估计器（MOTPE）自动优化。同时，我们提供了ROS 1和ROS 2版本以及C++和Python的直接接口，方便集成到现有代码库中。

2. 相关工作

2.1 双足行走方法

在RoboCup领域，无模型方法（由开环轨迹生成器和稳定机制组成）常被使用，因为对于典型的低成本机器人，由于传感器噪声和延迟、关节间隙以及不完善的驱动，很难获得精确的动力学模型。轨迹可以在关节空间或笛卡尔空间生成，也可使用专门设计的腿部表示。在关节空间生成轨迹无需逆运动