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    • 我们研究的目标是建造机器，利用它们的自然动态来实现非凡的敏捷性和效率。我们认为，这一挑战涉及机械设计和欠驱动非线性控制之间的紧密耦合，当经典控制技术失败时，可以使用机器学习和最优控制工具来产生这种耦合。我们的项目包括在中等地形上的最小驱动动态行走，在极端地形上的四足运动，固定翼杂技，扑翼飞行，以及流体动力学的反馈控制。
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    • 移动集团报纸及多媒体新闻“，

        • 基于优化的{A}tlas类人机器人运动规划、估计和控制设计

        • Scott Kuindersma, Robin Deits, Maurice Fallon, Andr\'{e}s Valenzuela, Hongkai Dai, Frank Permenter, Twan Koolen, Pat Marion和Russ Tedrake

          本文描述了一组优化算法，用于实现在复杂环境中可靠运行的双足机器人的动态规划、控制和状态估计。为了使具有挑战性的运动任务易于处理，我们描述了凸、混合整数和稀疏非线性优化的几个新应用，用于解决从脚步放置到全身规划和控制等问题。我们还提出了一种状态估计公式，当与我们的步行控制器相结合时，允许在非平坦地形上高度精确地执行扩展步行计划。我们描述了我们完整的系统集成和在Atlas上进行的实验，Atlas是由波士顿动力公司设计的全尺寸液压类人机器人。

        • 基于质心动力学和全运动学的全身运动规划

        • 戴洪凯和Andr\'es Valenzuela和Russ Tedrake

          为了规划机器人的动态全身运动，人们通常面临一个选择，一个复杂的全身动态模型，包含机器人的每个连杆和执行器，或一个高度简化的机器人模型作为一个点质量。在本文中，我们将探讨这两个极端之间的一个强有力的中间地带。我们利用了这样一个事实，即虽然类人机器人的完整动力学是复杂的，但它们的质心动力学(角动量和质心(COM)位置的演变)要简单得多。通过以质心形式处理机器人的动力学，并直接优化驱动自由度的关节轨迹，我们得到了一种具有更简单动力学的方法，同时仍然具有处理运动学约束(如避免碰撞或到达目标)所需的表现力。我们进一步要求由关节轨迹计算的机器人的COM和角动量与由质心动力学给出的相匹配。这确保了我们优化所考虑的动力学等效于机器人的完整动力学，前提是机器人的执行器能够提供足够的扭矩。我们证明了该算法能够生成高动态的运动计划，并举例说明人形机器人通过障碍赛道元素和四足机器人的步态优化。此外，利用接触力和接触距离之间的互补条件，我们可以在不预先指定接触序列的情况下进行规划。

        • 杂乱环境中无人机的高效混合整数规划

        • Robin Deits和Russ Tedrake

          我们提出了一种设计四旋翼无人机({无人机})平滑轨迹的新方法，这是自由的碰撞与障碍沿其整个长度。为了避免通常用于避障的非凸约束，我们执行了一种混合整数优化，其中多项式轨迹被分配到已知无障碍物的凸区域。先前的方法使用障碍物本身的表面来定义这些凸区域。相反，我们使用最近开发的贪婪凸分割技术{IRIS}来预先计算安全空间的凸区域。这大大减少了整型变量的数量，从而提高了求解全局最优优化的速度，即使是面对数十或数百个障碍面。此外，先前的方法通常在有限的样本集或结点上强制避障。我们引入了一种基于平方和({SOS})编程的技术，该技术允许我们使用凸约束来确保整个分段多项式轨迹没有碰撞。我们使用Drake工具箱{MATLAB}中的动态模型在2D和3D中演示了这项技术。

        • 用于杂乱环境中高速导航的推扫帚立体声

        • 作者:Andrew J. Barry和Russ Tedrake

          我们提出了一种新的立体视觉算法，能够在移动ARM处理器上以每秒120帧的速度检测障碍物。我们的系统执行标准块匹配立体处理的子集，只搜索单一深度的障碍物。通过使用机载IMU和状态估计器，我们可以恢复障碍物在所有其他深度的位置，以帧速率建立和更新局部深度图。在这里，我们描述了算法和我们在高速、小型无人机上的实现，以超过20英里/小时(9米/秒)的速度接近障碍物。该系统不需要外部传感或计算，据我们所知，是首个高帧率立体声探测系统在小型无人机上运行。

        • 带有冲击和摩擦的刚体系统稳定性分析与控制

        • 迈克尔·波萨、马克·托本金和拉斯·特德雷克

          机器人技术中的许多关键任务，如运动或操纵，都涉及刚体与环境之间或多个物体之间的碰撞。基于平方和(SOS)的李雅普诺夫证明数值计算方法是分析连续非线性系统稳定性的有力工具，也可用于自动合成稳定反馈控制器。在这里，我们提出了一种方法，应用平方和验证刚体与库仑摩擦经历不连续，非弹性冲击事件。提出的算法明确地生成了稳定性、正不变性和可达性的李雅普诺夫证明，超过了允许(非穿透)状态和接触力。我们利用接触的互补性公式，它自然地产生了定义这个可容许区域的半代数约束。该方法在多个机器人实例上进行了演示，包括一个行走机器人的简单模型，一个栖息的飞机，以及一个平衡机器人的控制设计。