• 机器人21日xx

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    麻省理工学院。电子工程与计算机科学系
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    • 我们研究的目标是制造能够利用其自然动力学来实现非凡敏捷性和效率的机器。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，机器学习和最优控制工具可以用来产生这种耦合。我们的项目包括中等地形上的最小驱动动态行走，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。
    产品组合

    • 运动组论文与多媒体新闻

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

        • 斯科特·昆德斯马、罗宾·德伊茨、莫里斯·法伦、安德烈·巴伦苏埃拉、戴洪凯、弗兰克·帕门特、特万·库伦、帕特·马里昂和拉斯·特德雷克

          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在从脚步放置到全身规划和控制等问题上的几种新应用。我们还提出了一个状态估计器公式，当与我们的步行控制器相结合时，允许在非平坦地形上高精度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

        • 作者:戴洪凯、安德烈斯·巴伦苏埃拉和罗斯·特德雷克

          为了规划机器人的动态全身运动，人们通常面临着一个选择，是一个包含机器人的每个环节和执行器的复杂的全身动力学模型，还是一个高度简化的机器人点质量模型。在本文中，我们探索了这两个极端之间强有力的中间地带。我们利用了这样一个事实，即虽然仿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)所需的表达性。我们进一步要求由关节轨迹计算出的机器人的COM和角动量与质心动力学给出的相匹配。这确保了我们的优化所考虑的动力学等效于机器人的全部动力学，前提是机器人的执行器可以提供足够的扭矩。我们通过类人机器人通过障碍物元素和四足机器人步态优化的例子证明了该算法能够生成高动态运动计划。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顺序的情况下进行计划。

        • 混乱环境下无人机的高效混合整数规划

        • Robin Deits和Russ Tedrake

          我们提出了一种新的方法来设计四旋翼无人机({UAVs})的平滑轨迹，它在整个长度上没有与障碍物的碰撞。为了避免避障通常需要的非凸约束，我们执行了一个混合整数优化，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面来定义这些凸区域。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。这大大减少了整数变量的数量，从而提高了优化求解到全局最优的速度，即使面对数十或数百个障碍也是如此。此外，先前的方法通常在有限的样本集或结点处强制避障。我们介绍了一种基于平方和({SOS})编程的技术，该技术允许我们使用凸约束确保整个分段多项式轨迹没有碰撞。我们使用Drake工具箱中的{MATLAB}中的动态模型在2D和3D中演示此技术。

        • 在混乱的环境中用于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，仅在单个深度搜索障碍物。通过使用板载IMU和状态估计器，我们可以在所有其他深度恢复障碍物的位置，以帧率构建和更新局部深度图。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，飞行速度超过20英里/小时(9米/秒)，靠近障碍物。该系统不需要外部传感或计算，据我们所知，是第一个在小型无人机上运行的高帧率立体探测系统。

        • 具有碰撞和摩擦的刚体系统稳定性分析与控制

        • 作者: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，如运动或操作，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，我们提出了一种将平方和验证应用于具有库仑摩擦的刚体经历不连续，非弹性冲击事件的方法。所提出的算法明确地为可接受(非穿透)状态和接触力的稳定性、正不变性和可达性生成Lyapunov证书。我们利用接触的互补性公式，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，包括行走机器人的简单模型、栖息飞行器的简单模型和平衡机器人的控制设计。