76、人形机器人手臂的时变约束运动生成方案-优快云博客

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人形机器人手臂的时变约束运动生成方案

引言

人形机器人在当今各领域的应用越来越广泛，其双臂不仅能完成操作任务，还能展现重要的肢体语言。与单臂系统相比，多臂系统可同时执行动作，效率更高。早期的多臂系统可追溯到20世纪40年代用于处理放射性物品的远程操纵器，随后在深海和深空探索的推动下，双臂远程操作技术得到发展。

近年来，随着人形机器人的快速发展，双臂应用再次吸引了研究人员和工程师的关注。人形机器人需要双臂在家庭环境中自主或半自主地执行日常工作，同时通过展示情感肢体语言来提高社交能力。在进行双臂运动规划时，逆运动学问题是一个基本难题。大多数实际应用中的人形机器人手臂具有多个自由度，属于冗余系统，这虽然提高了机器人执行末端执行器任务的灵活性，但也增加了计算难度。

传统的冗余解决方法多基于伪逆方案，但这些方法需要计算矩阵逆，且不能很好地处理不等式问题。因此，近年来二次规划（QP）方法更受青睐。本文受前人工作的启发，提出了一种基于QP的在线生成方案，用于生成人形机器人双臂的预期姿态。

本文的主要贡献如下：
- 提出了一种时变姿态确定动态（TV - GDD）方案，用于双臂协调运动生成，并应用于实际的人形机器人。
- 与专注于单臂或平面双臂的伪逆方法或基于QP的方法不同，结合数值QP求解器，所提出的TV - GDD方案可以在线生成人形机器人的行为。
- 设计并详细讨论了一种新颖的TV - GDD函数，该函数可使手臂根据预期姿态移动，从而生成预期的手臂配置。