The dynamic walking and the inverse dynamics of the biped walking robot is investigated in this paper. The biped robot is modeled with 14 degrees of freedom rigid bodies considering the walking pattern and kinematic construction of humanoid. The method of the computer aided multibody dynamics is applied to the dynamic analysis. The equations of motion of biped are initially represented as terms of the Cartesian coordinates, then they are converted to the minimum number of equations of motion in terms of the joint coordinates using the velocity transformation matrix. For the consideration of the relationships between the ground and foot, the holonomic constraints are added or deleted on the equations of motion. The number of these constraints can be changed by types of walking pattern with three modes. In order for the dynamic walking to be stabilizable, optimized trunk positions are iteratively determined by satisfying the system ZMP(Zero Moment Point) and ground conditions.
This paper presents a three dimensional modeling and a trajectory generation for minimized impact walking of the biped robot. Inverse dynamic analysis and forward dynamic analysis are performed considering impact force between the foot and ground for determining the actuator capacity and for simulating the proposed biped walking robot. Double support phase walking is considered for close to human's with adding the kinematic constraints on the one of the single support phase.
This paper present a learning controller for repetitive gate control of biped robot. The learning control scheme consists of a feedforward learning rule and linear feedback control input for stabilization of learning system. The feasibility of learning control to biped robotic motion is shown via dynamic simulation and experimental results with 24 DOF biped robot.
This paper describes realtime walking based on sensory information. In this study, a biped robot having a trunk is considered. The motion of the trunk balances the whole body of the biped robot while the legs locomotes on the ground. How to calculate the motion of the trunk is proposed using the ZMP concept. Also, an online walking pattern is discussed which is generated in realtime on the basis of walking parameters selected by visual and auditory sensors. In order to realize biped walking, we have constructed a forty-three degrees of freedom biped robot, WABIAN-RV (WAseda BIped humANoid robot-Revised V). Its height is 1.89[m] and its total weight is 131.4[kg]. Various walking experiments using WABIAN-RV are conducted on the plane, and the validity of its mechanism and control is verified.
이족로봇은 높은 자유도로 인하여 기구적인 불안정성을 내포하고 있기 때문에 보행 시 자세 안정성의 확보가 중요하다. 일반적으로 평지에서는 안정적인 정적 보행이 가능하지만 평지가 아닌 비평탄 지형에서는 보행의 안정성이 현저하게 떨어진다. 본 논문에서는 비평탄 지형에서 이족로봇의 자세 안정화를 포함한 강인한 보행 방법을 제안하였다. 이족로봇의 중앙에 장착된 자이로 센서와 가속도 센서 값을 기반으로 보행 순간마다 센서 값을 감지하여 로봇 몸체의 기울어진 각도를 인식하여 보행 자세를 안정화하는 강인 보행 알고리즘을 설계하였다. 비평탄 지형 보행은 로봇의 기울어진 각도를 인식하여 그 상황에 맞게 관절 각도를 변화시켜 이족로봇 상체의 각도가 평지보행에서와 같도록 하체관절의 각도를 보정하여 보행에서의 안정성을 높였다. 제안된 보행알고리즘은 실제 제작된 이족로봇을 사용하여 비평탄 지형에서 실험하여 제안된 보행 알고리즘의 성능을 검증하였다.
A biped walking robot which is developed as a platform for researching walking algorithm is briefly introduced. The developed walking robot has 6 degrees of freedom per one leg. The origins of the last three axis do not intersect at a point, so the kinematic analysis is cubmersome with the conventional method. In the former version of the robot, Jacobian-based inverse kinematics method is used. However, the Jacobian-based inverse kinematics method has drawbacks for the application in which knee is fully extended such as stair-case walking. The reason far that is the Jacobian becomes ill-conditioned near the singular points and the method is not able to give adequate solutions. So, a method for giving a closed-form inverse kinematics solution is proposed. The proposed method is based on careful consideration of the kinematic structure of the biped walking robot.
In this paper, we introduce biped walking robot which can static walking with 22 degree-of-freedoms. The developed biped walking robot is 480mm tall and 2500g, and 22 RC servo motors are used to actuate. Before made an active algorithm, we generated the motions of robot with the motion simulator which developed using by C language. The two dimension simulator is Based on the inverse kinematics and D-H transform. The simulator implements various motions as inputted the ankle's trajectory. Also we developed a simulator which is applied the principle of inverted pendulum to acquires the center of gravity. As we use this simulator, we can get the best appropriate angle of ankle and pelvis when the robot lifts up its one side leg during the working. We implement the walking motions which is based on the data(angle) getting from both of simulators. The robot can be controlled by text shaped command through RF signal of wireless modem which connected with laptop computer by serial cable.
This paper aims to generate the static walking pattern of a biped robot on stairs and to show the effectiveness of the proposed algorithm using its ankle and pelvis. Differently from the previous biped robots, our biped robot has the peculiar mechanism on its ankle and pelvis. By using this mechanism, we can reduce the load in the knee when a biped robot ascends the stairs. This means that a biped robot can climb up a higher step. The stairs walking trajectory that is separated into a ankle trajectory and a pelvis trajectory is generated by cubic spline interpolation. Finally, we confirm the feasibility of the proposed algorithm through the computer simulation and the real walking experiment.
In the paper, we propose an stable walking algorithm of biped robot on the ground and working motion stabilization algorithm against external disturbances. We propose obstacle hurdling, incline walking, and going-up stairs algorithm by using infrared sensors and F/T sensors. Also, posture stabilization algorithm against external forces is designed using F/T sensors. Infrared sensors are used to detect the obstacles in he working environment and F/T sensors are used to obtain the ZMP of biped robot. The experimental results show that the biped robot performs obstacle avoidance, obstacle hurdling, walking on the inclined plane by using the proposed walking moton stabilization algorithm.
This paper is concerned with the balancing motion formulation and the control of ZMP (zero moment point) for a biped walking robot with balancing joints. The balancing equation of a biped robot can be modeled as the second order non-homogeneous differential equation, which makes it possible to plan the desired trajectories for various gaits or motions. Also, the balancing motion can be defined easily by solving the differential equation without pre-processing or heuristic procedures. The actual experiments are performed on biped walking robot system IWR-III, developed in our Automatic Control Lab. The system has the structure of three pitches in each leg, and one roll and one prismatic type in balancing joints. The walking simulations and the experimental results on IWR-III are shown using the proposed formula and control algorithm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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