其肢體運(yùn)動(dòng)控制通過(guò)分布接觸力矩到各接觸區(qū)域來(lái)實(shí)現(xiàn)期望的合力矩。力矩分配通過(guò)求解一個(gè)二次規(guī)劃問(wèn)題來(lái)完成，確保滿足單邊和摩擦約束。此外，采用阻尼控制（Damping Control）來(lái)實(shí)現(xiàn)各接觸區(qū)域的期望接觸力矩，其中分布式觸覺(jué)傳感器用于測(cè)量實(shí)際接觸力矩。

分布式觸覺(jué)傳感

為了實(shí)現(xiàn)全身多接觸運(yùn)動(dòng)控制，研究團(tuán)隊(duì)還在機(jī)器人肢體表面安裝了分布式觸覺(jué)傳感器，以獲取關(guān)鍵接觸信息。這些分布式觸覺(jué)傳感器由多個(gè)只能測(cè)量法向觸覺(jué)響應(yīng)的單元組成，數(shù)據(jù)從這些單元轉(zhuǎn)換為接觸力矩，用于阻尼控制。為了在線更新接觸多邊形頂點(diǎn)，系統(tǒng)基于分布式觸覺(jué)傳感器的測(cè)量估計(jì)接觸表面區(qū)域，并計(jì)算包含所有檢測(cè)到接觸的單元的最小矩形作為接觸多邊形。

▍仿真與真實(shí)實(shí)驗(yàn)，證明控制方法可行！

為了驗(yàn)證控制方法的可行性，研究團(tuán)隊(duì)為真人大小人形機(jī)器人RHP Kaleido的前臂和雙腿安裝了了分布式觸覺(jué)傳感器電子皮膚，并進(jìn)行了模擬世界和真實(shí)世界的實(shí)驗(yàn)。

仿真實(shí)驗(yàn)

在動(dòng)力學(xué)模擬器MuJoCo中，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)虛擬人形機(jī)器人JVRC13驗(yàn)證了全身多接觸運(yùn)動(dòng)的有效性。仿真實(shí)驗(yàn)涉及肘部接觸行走、膝部接觸站立和大腿接觸坐姿三種運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與沒(méi)有觸覺(jué)反饋相比，采用觸覺(jué)反饋顯著提高了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的魯棒性。

肘部接觸行走：在有誤差的傾斜墻面上行走時(shí)，采用觸覺(jué)反饋的機(jī)器人能夠在更大的墻面高度誤差范圍內(nèi)穩(wěn)定行走，并且改善了僅基于腳部零力矩點(diǎn)（Zero Moment Point, ZMP）的跟蹤性能。

膝部接觸站立：在受到前后方向干擾力時(shí)，采用觸覺(jué)反饋的機(jī)器人能夠承受更大的干擾力，保持平衡。

大腿接觸坐姿：在可旋轉(zhuǎn)座椅板上坐姿時(shí)，采用觸覺(jué)反饋并更新接觸區(qū)域的機(jī)器人能夠成功保持平衡，避免向后翻倒。

真實(shí)世界實(shí)驗(yàn)

在真實(shí)世界中，研究團(tuán)隊(duì)使用裝備有分布式觸覺(jué)傳感器e-skin的人形機(jī)器人RHP Kaleido進(jìn)行了全身多接觸運(yùn)動(dòng)演示。

初步實(shí)驗(yàn)通過(guò)人與機(jī)器人前臂的物理交互驗(yàn)證了觸覺(jué)反饋的有效性。隨后，機(jī)器人成功執(zhí)行了前臂接觸環(huán)境的行走運(yùn)動(dòng)和僅大腿接觸座椅的坐姿平衡運(yùn)動(dòng)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，機(jī)器人能夠在全身多接觸運(yùn)動(dòng)中保持穩(wěn)定，盡管存在環(huán)境誤差和模型誤差。

參考文章

https://ieeexplore.ieee.org/document/10706003