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Whole-body Motion Planning and Control of Angular Momentum Tasks in Humanoid Robots

Schuller, Robert (2020) Whole-body Motion Planning and Control of Angular Momentum Tasks in Humanoid Robots. DLR-Interner Bericht. DLR-IB-RM-OP-2020-60. Masterarbeit. Technische Universität München. 80 S.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
14MB

Kurzfassung

Biomechanical studies have determined that the angular momentum is a privileged quantity in human motion. During walking the angular momentum is regulated close to zero through coordinated limb movement, whereas in force-disturbed scenarios it can be actively generated to remain in balance. Inspired by these investigations, a new method for planning and control of angular momentum in humanoid robots is presented. The Angular Momentum Optimizer (AMO) takes whole-body reference trajectories provided by a planner as input and optimizes them with respect to an angular momentum objective. The AMO is executed online utilizing the full system model. Special emphasis is placed on the compliance with kinematic and dynamic constraints of the resulting trajectories, which serve as input for the passivity-based whole-body controller that has an explicit angular momentum tracking task. A novel concept for generating angular momentum trajectories for balancing and walking applications is introduced. Moreover, the utilization of actively generated angular momentum in force-disturbed scenarios is investigated. The presented approaches are validated in simulations and experiments with the humanoid robot TORO developed at the German Aerospace Center (DLR).

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/135805/
Dokumentart:Berichtsreihe (DLR-Interner Bericht, Masterarbeit)
Titel:Whole-body Motion Planning and Control of Angular Momentum Tasks in Humanoid Robots
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schuller, RobertRobert.Schuller (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6034-5586NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Mai 2020
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Seitenanzahl:80
Status:veröffentlicht
Stichwörter:whole-body control, torque control, humanoid robot, dynamic locomotion
Institution:Technische Universität München
Abteilung:Lehrstuhl für Sensorbasierte Robotersysteme und intelligente Assistenzsysteme
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Laufroboter/Lokomotion [SY]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Analyse und Regelung komplexer Robotersysteme
Hinterlegt von: Schuller, Robert
Hinterlegt am:31 Aug 2020 11:42
Letzte Änderung:28 Mär 2023 23:56

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