To implement Argentina tango dancer-like walking of the humanoid robot, a new trajectory generation scheme based on particle swarm optimization of the blending polynomial is presented. Firstly, the characteristics of Argentina tango walking are derived from observation of tango dance. Secondly, these are reflected in walking pose conditions and cost functions of particle swarm optimization to determine the coefficients of blending polynomial. For the stability of biped walking, zero moment point and reference trajectory of swing foot are also included in cost function. Thirdly, after tango walking cycle is divided into 3 stages with 2 postures, optimal trajectories of ankles, knees and hip of lower body, which include 6 sagittal and 4 coronal angles, are derived in consequence of optimization. Finally, the feasibility of the proposed scheme is validated by simulating biped walking of humanoid robot with derived trajectories under the 3D Simscape environment.
This hybrid position/force control for the dynamic walking of the biped robot is performed in this paper. After the biped robot was modeled with 14 degrees of freedom of the multibody dynamics, the equations of motion are constructed using velocity transformation technique. Then the inverse dynamic analysis is performed for determining the driving torques and the ground reaction forces. From this analysis, obtains the maximum ground contact force at the moment of contacting which act on the rear of the sole of swing leg and the distribution curve of the ground reaction. Because these maximum force and distribution type acts an important role to the stability of the whole dynamic walking, they are reduced and distributed smoothly by means of the trajectory of the modified ground reaction force. This new trajectory is used to the reference input for more stable dynamic walking of the whole walking region.
This paper deals with the gait generation of IWR-III using a kick action to have a walking pattern like human. For this, trajectory planning with the consideration of kick action is done in each walking step, and the coordinate transformation is done for simplifying the kinematics. Balancing motion is analyzed by FDM during the walking, By combining 4-types of pre-defined steps, multi-step walking is done. Using numerical simulator, dynamic analysis, ZMP analysis and system stability is confirmed. Walking motion is visualized by 3D- graphic simulator. As a result, trunk ahead motion effect and impactless smooth walking is implemented by experiment. Finally walking with kick action is implemented the IWR-III system.
When biped robots make turns, the ability to walk stably and precisely along any circular path is crucial. In this context, inverse kinematics solutions are found for accurate gait realization, and new zero moment point(ZMP) equations are derived with respect to the cyclindrical coordinate system to facilitate generation of stable walking patterns. Then, appropriate steady and transitional walking patterns are both proposed in form of time functons. Subsequently, walking patterns for a path but of different speeds are generated using the functions and associated formulas, and preliminarily checked for stability based on the ZMP equations. Upon comparison of those cases, one can see how and when robots may fall down during circular walking. Finally, those patterns are put to test on the sample robot by ADAMS(R) along with the inverse kinematics solutions and a new balance control scheme compensating for insufficient stability particulary during the initial transition period. Test results show that the robot can walk along the circular path as predicted at a resonably high speed despite the distributed mass and ground contact effects, validating effectiveness of the suggested approach.
The purpose of this study were to analyze the changes in kinematic and kinetic parameters and to find biomechanical benefits of Nordic Walking and normal gait performed under the same velocity. Nine participants(age: $26.73{\pm}3.28$ year, height: $182.45{\pm}4.62\;cm$, weight: $76.59{\pm}6.84\;kg$) was chosen. The velocity of gait was set by 5.75 km/h which was made by a Nordic Walking professional. The data were collected by using VICON with 8 cameras to analyze kinematic variables with 200 Hz and force platform to analyze kinetic variables with 2000 Hz. The results of this study were as follows. First, when compared with Normal gait, Nordic Walking group showed decreased Plantarflexion angle and ROM. Second, Nordic Walking group showed decreased knee flexion angle and ROM. Third, Nordic Walking group showed increased hip joint movement. Fourth, Nordic Walking group showed higher active GRF but decreased loading rate from delayed Peak Vertical GRF time and increased impulse. Fifth, Nordic Walking group showed longer ground contact time. Through this study, we found that Nordic Walking showed higher stability and efficiency during gait than normal gait and that Nordic Walking may help people who have walking difficulties.
Kim, Dong-Won;Seo, Sam-Jun;De Silva, Clarence W.;Park, Gwi-Tae
ETRI Journal
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제31권5호
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pp.565-575
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2009
This paper concerns the use of support vector regression (SVR), which is based on the kernel method for learning from examples, in identification of walking robots. To handle complex dynamics in humanoid robot and realize stable walking, this paper develops and implements two types of reference natural motions for a humanoid, namely, walking trajectories on a flat floor and on an ascending slope. Next, SVR is applied to model stable walking motions by considering these actual motions. Three kinds of kernels, namely, linear, polynomial, and radial basis function (RBF), are considered, and the results from these kernels are compared and evaluated. The results show that the SVR approach works well, and SVR with the RBF kernel function provides the best performance. Plus, it can be effectively applied to model and control a practical biped walking robot.
The mechanical design for biped walking of a humanoid robot doing the Argentina Tango is presented in this paper. Biped walking has long been studied in the area of robotic locomotion. The aim of this paper is to implement an Argentina Tango dancer-like walking motion with a humanoid robot by using a trajectory generation scheme. To that end, this paper uses blending polynominals whose parameters are determined based on PSO (Particle Swarm Optimization) according to conditions that make the most of the Argentina Tango's characteristics. For the stability of biped walking, the ZMP (Zero Moment Point) control method is used. The feasibility of the proposed scheme is evaluated by simulating biped walking with the 3D Simscape robot model. The simulation results show the validity and effectiveness of the proposed method.
This paper researched the algorithm of robot's walking and action on the basis of robot studied and made at our laboratory and studied how to efficiently control the robot joints by developing wireless Digital Servo Motor using Zigbee Sensor Network Module which is using at wide part recently. I realized the stable walking by adopt Press Sensor at the bottom of robot foot to get stability of walking. Also I let the algorithm calculate the robot movement to make the joint motion and monitored the robot walk to its motion. At this Paper, I studied the method organizing the motion by the each robot walking and measuring the torque applying to the joint. And I also knew that it is possible to make its control and construct hardware more conveniently than them of the existing studied and controling 2Legs Walking Robot by applying it at walking robot and developing wireless servo motor by Zirbee Sensor Network.
This paper describes a biped walking algorithm for a hydraulic humanoid robot on inclined floors. To realize stable and robust biped walking, the walking algorithm was divided into five control strategies. The first is a joint position control strategy. This strategy is for tracking desired joint position trajectories with a gain switching. The second is a multi-model based ZMP (Zero Moment Point) control strategy for dynamic balance. The third is a walking pattern flow control strategy for smooth transition from step to step. The fourth is an ankle compliance control, which increases the dynamic stability at the moment of floor contact. The last is an upright pose control strategy for robust walking on an inclined floor. All strategies are based on simple pendulum models and include practical sensory feedback in order to implement the strategies on a physical robot. Finally, the performance of the control strategies are evaluated and verified through dynamic simulations of a hydraulic humanoid on level and inclined floors.
We suggest a turning gait planning of a quadruped walking robot with an articulated spine. Robot developer has tried to implement a gait more similar to that of natural animals with high stability margin. Therefore, so many types of walking robot with reasonable gait have been developed. But there is a big difference with a natural animal walking motion. A key point is the fact that natural animals use their waist-oint(articulated spine) to walk. For example, a crocodile which has short legs relative to a long body uses their waist to walk more quickly and to turn more effectively. The other animals such as tiger, dog and so forth, also use their waist. Therefore, this paper proposes discontinuous turning gait planning for a newly modeled quadruped walking robot with an articulated spine which connects the front and rear parts of the body. Turning gait is very important as same as straight gait. All animals need a turning gait to avoid obstacle or to change walking direction. Turning gait has mainly two types of gaits; circular gait and spinning gait. We apply articulated spine to above two gaits, which shows the majority of an articulated spine more effectively. Firstly, we describe a kinematic relation of a waist-joint, the hip, and the center of gravity of body, and then apply a spinning gait. Next, we apply a waist-joint to a circular gait. We compare a gait stability margin with that of a conventional single rigid body walking robot. Finally, we show the validity of a proposed gait with simulation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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