基于奖励引导的六足机器人自主步态学习
2021-03-08朱晓庆冉登宇钱义肇王明超
北京工业大学学报 2021年2期
朱晓庆,陈 璐,冉登宇,钱义肇,王明超,别 桐
(1.北京工业大学信息学部,北京 100124; 2.北京工业大学樊恭烋荣誉学院,北京 100124)
一直以来,多足机器人都是自主机器人的重要研究方向之一,并且研究热度不断上升[1-3]. 四足机器人小巧灵活,但行走稳定性较差. 八足机器人虽具有较高稳定性,但步态控制复杂. 六足机器人是典型的多足机器人[4],根据其自身的结构特点,可以在保持较大承载能力和运动灵活性的同时获得稳定的行进步态,非常适合在复杂地况作业[5],在科研、探险和工程勘测等方面有较大的发展潜力[6],例如:外太空攀登、野外探测[7]、极端条件操作[8]等. 因而,六足自主机器人的控制具有极高的研究价值及广泛的应用前景.
为解决多足机器人步态控制难题,目前专家学者在结构方面做了很多工作,解决此问题的方向大概分为2类:一类是腿部结构. HITCR- Ⅱ、ATHLETE等机器人的腿部结构通过关节进行耦合,灵活度高,但对驱动控件的精度及控制算法的复杂度有较高要求;rhex的半圆形单足简化结构与控制算法,可以实现在复杂地形上的高效行走,但其腿部设计导致其容易发生应力集中的现象,可通过提高材料性能或结构进行改进. 另一类是机体结构设计. 目前,BigDog、Atlas等高灵活性多足机器人的机体设计多使用连杆结构,使其具有更高的稳定性及步态的协调性[9].
针对多足机器人步态学习的控制难题,国内外常见的步态生成算法是优化算法和强化学习[10-12]. Zhang等[13]针对……
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