【双足轮机器人】Ascento技术详解--（5）实验--（7）总结【翻译】
Ⅴ 实验
A．仿真
所有的控制算法都经过仿真的测试，使用 Gazebo [22]作为物理引擎。从CAD模型导出了具有质量以及惯量值的机器人模型，使得其有一个真实的，可以高效计算测试的环境。仿真和实际实验的相似表明了子章节 Ⅲ-B 的有效性，并且使得在章节 Ⅵ 中今后的发展成为可能。
B．实验结果
在这个章节，呈现了对于原型系统的一系列实验的结果。在图8以及表Ⅱ中分别说明了机器人的尺寸以及其他的技术规格。进行了多个实验来证明机器人对于稳定表现（Ⅴ-B.1），跳跃（Ⅴ-B.2），以及倒地恢复（Ⅴ-B.3）的具体能力。
表Ⅱ 机器人的技术参数
图8 身体系统的尺寸
- 稳定性表现： 系统的目标是一直保持直立。在不影响稳定性的情况下，使得系统能够抵抗大量外部干扰。机器人受到木棍打击的反应显示在图9中。除了冲击干扰，系统也能够在永久或者持续时间较长的干扰（拉、推或者增加重量）下回到它的平衡位姿。
图9： 左边（A）的系统在一个不稳定的平衡位姿并且被一个红色的木棍干扰。右边（B）这个机器人从干扰中恢复了。图表：最上面的图表表示了角速度的响应，而底下的一个则表示出了左轮以及右轮电机的力矩u随时间的响应。
- 跳跃： 系统能够跳上一个10厘米高的小台阶，如图10所示。机器人在台阶的前后都需要至少90cm来加速至目标速度以及安全着陆。
图10：系统通过五个相位跳上一个真实台阶：收缩腿部（A），触发跳跃（B），伸展腿部（C），飞行相（D）以及着陆（D）。图表：顶上的图表显示了髋关节电机的力矩，底部的图表则标注出了一个跳跃周期内随着时间变化的系统的最高和最低的点位。
- 倒地恢复： 从所有可恢复的静止位姿站立需要小于2m的空间。在图11中展示了从躺下位姿站立的过程。
图11：系统能够站立起来，首先使自己进入坐下的位姿（A）然后到达站立位姿（B）。图表：左边的图表表示了髋关节电机的角度运动来使得系统能够坐下（A）。右边的图表表示了机器人轮子电机的为了到达站立状态（B）施加的力矩命令。
Ⅵ 实验性功能
除了在实际原型上测试的功能，系统还有一些实验性的功能，到目前为止，仅在仿真环境中得到证实。开发了一个探测算法，它可以依靠局部以及全局规划策略，对于一个先前未知的环境进行建图。使用这种地图占位算法，机器人就能够找到并沿着一个无碰撞的路径，从它当前的位置到达任意一个期望的终点[23]-[24]。此外，引入了一个力补偿的倾斜模式，使得系统能够更快地转向而不会导致侧翻。这是通过独立地改变每条腿的角度来使得机器人向内倾斜β角度。这个系统的独特的设计以及模块化的设定将会激发今后学术研究的兴趣，比如说，开发新的控制策略，如使用一条腿进行平衡[25]或者模型预测控制（MPC）。
Ⅶ 总结
本文介绍了Ascento平台，一个两轮平衡机器人能够在平坦地面上快速地行驶，并且通过跳跃来越过障碍物。这个系统的拓扑优化，3D打印的机械设计结构被证明既轻量又有较强的冲击抵抗力。此外，基于模型的鲁棒LQR控制器已在原型系统上成功实现。在对原型系统的多个实验中，展示了其自主跳跃上台阶以及从不同跌倒位姿恢复的能力。最后，机器人的操作环境可以通过结合腿部机器人的地形适应原则[26]从室内拓展到室外。
致 谢
作者希望感谢瑞士苏黎世联邦理工学院以及自动化系统实验室（ASL），瑞士机器人学协会，ANYbotics，Thyssenkrupp，AnewAG，Maxon电机，Wyss Zurich，Conrad，Matrix Vision以及pmdtechnologies的慷慨支持，他们在经济、技术以及精神上提供了支持，没有这些支持，这个项目将不可能被完成。
双足轮开源技术交流QQ群：543613782
参与翻译者：灯哥开源团队，华侨大学华机战队
原文论文： A Two-Wheeled Jumping Robot ——Victor Klemm∗, Alessandro Morra∗, Ciro Salzmann∗, Florian Tschopp, Karen Bodie,Lionel Gulich, Nicola Küng, Dominik Mannhart, Corentin Pfister, Marcus Vierneisel,Florian Weber, Robin Deuber, and Roland Siegwart，2019 ICRA
参 考 文 献
[1] M. Hutter, R. Diethelm, S. Bachmann, P. Fankhauser, C. Gehring, V. Tsounis, A. Lauber, F. Guenther, M. Bjelonic, L. Isler, H. Kolven-bach, K. Meyer, and M. Hoepflinger, “Towards a generic solution for inspection of industrial sites.” ETH Zurich, 2017, 11th Conference on Field and Service Robotics (FSR) 2017.
[2] R. Siegwart and I. R. Nourbakhsh, Autonomous Mobile Robots. The MIT Press Cambridge, Massachusetts, 2004.
[3] M. Kamel, S. Verling, O. Elkhatib, C. Sprecher, P. Wulkop, Z. Taylor, R. Siegwart, and I. Gilitschenski, “Voliro: An omnidirectional hexa-copter with tiltable rotors,” Computing Research Repository (CoRR), vol. abs/1801.04581, 2018.
[4] M. Hutter, C. Gehring, A. Lauber, F. Gunther, C. D. Bellicoso, V. Tsounis, P. Fankhauser, R. Diethelm, S. Bachmann, M. Blösch et al., “Anymal-toward legged robots for harsh environments,” Ad-vanced Robotics, vol. 31, no. 17, pp. 918–931, 2017.
[5] Spotmini. Accessed: 29.07.2018. [Online]. Available: https://www.bostondynamics.com/spot-mini
[6] Atlas. Accessed: 29.07.2018. [Online]. Available: https://www.bostondynamics.com/atlas
[7] Asimo. Accessed: 29.07.2018. [Online]. Available: http://www.asimo.honda.com
[8] R. Armour, K. Paskins, A. Bowyer, J. Vincent, and W. Megill, “Jumping robots: a biomimetic solution to locomotion across rough terrain,” Bioinspiration & biomimetics, vol. 2, no. 3, p. S65, 2007.
[9] Gita. Accessed: 29.07.2018. [Online]. Available: http://www.vespa.com/us_EN/news-promo/Piaggio-Gita.html
[10] Rezero. Accessed: 29.07.2018. [Online]. Available: http://www.rezero.ethz.ch
[11] Garm. Accessed: 29.07.2018. [Online]. Available: https://www.youtube.com/watch?v=Q5PeCkewteo
[12] J. R. Salton, S. Buerger, L. Marron, J. Feddema, G. Fischer, C. Little, B. Spletzer, P. Xavier, A. A. Rizzi, M. P. Murphy et al., “Urban hopper,” vol. 7692. International Society for Optics and Photonics, 2010, p. 76920Z.
[13] Z. Miao, J. Mo, G. Li, Y. Ning, and B. Li, “Wheeled hopping robot with combustion-powered actuator,” International Journal of Advanced Robotic Systems, vol. 15, no. 1, p. 1729881417745608,2018.
[14] G. Song, K. Yin, Y. Zhou, and X. Cheng, “A surveillance robot with hopping capabilities for home security,” IEEE Transactions on Consumer Electronics, vol. 55, no. 4, pp. 2034–2039, November 2009.
[15] Handle. Accessed: 29.07.2018. [Online]. Available: https://www.bostondynamics.com/handle
[16] R. S. Hartenberg and J. Danavit, Kinematic Synthesis of Linkages. New York, San Francisco, Toronto, London: McGraw-Hill Book Company, 1964, algebraic Methods of Synthesis using Displacement Equations.
[17] M. P. Bendsøe, Topology Optimization. Boston, MA: Springer US, 2001, pp. 2636–2638.
[18] L. Gulich, “Gesture Control of a two-wheeled inverted Pendulum,” 2018, Bachelor Thesis, Swiss Federal Institute of Technology, ETH Zurich, 2018.
[19] M. Sayir, J. Dual, S. Kaufmann, and E. Mazza, Ingenieurmechanik 1, Grundlagen und Statik. Springer Fachmedien Wiesbaden, 2015.
[20] Z. Li, C. Yang, and L. Fan, Advanced Control of Wheeled Inverted Pendulum Systems. Springer Publishing Company, Incorporated, 2012.
[21] C. Salzmann and F. Weber, “Fall Recovery and Controlled Resting Position of a Two-Wheeled Robot,” 2018, Bachelor Thesis, Swiss Federal Institute of Technology, ETH Zurich, 2018.
[22] N. Koenig and A. Howard, “Design and use paradigms for gazebo, an open-source multi-robot simulator,” in 2004 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS) (IEEE Cat. No.04CH37566), vol. 3, Sept 2004, pp. 2149–2154 vol.3.
[23] A. Morra, “Autonomous Single Floor Exploration by a Two-Wheeled Robot with a Local and Global Planner Approach,” 2018, Bachelor Thesis, Swiss Federal Institute of Technology, ETH Zurich, 2018.
[24] N. Küng, “Path Planning and Following of a Non-Holonomic Robot in a Given Map,” 2018, Bachelor Thesis, Swiss Federal Institute of Technology, ETH Zurich, 2018.
[25] C. Pfister, “One-Legged Stabilization Controller Design of a Two- Legged Inverted Pendulum Robot,” 2018, Bachelor Thesis, Swiss Federal Institute of Technology, ETH Zurich, 2018.
[26] C. Gehring, S. Coros, M. Hutler, C. D. Bellicoso, H. Heijnen, R. Diethelm, M. Bloesch, P. Fankhauser, J. Hwangbo, M. Hoepflinger et al., “Practice makes perfect: An optimization-based approach to controlling agile motions for a quadruped robot,” IEEE Robotics & Automation Magazine, vol. 23, no. 1, pp. 34–43, 2016.
【双足轮机器人】Ascento技术详解--（5）实验--（7）总结【翻译】相关推荐
- 【双足轮机器人】SK8O技术详解--（1）摘要和介绍【翻译】
摘要 本论文主要研究双足轮式机器人的建模与控制.主要目标有三个:提供控制设计所必需的仿真工具,设计一个能够平衡和操纵机器人的控制系统,找到一个可行的跳跃轨迹.首先,利用欧拉-拉格朗日方程建立了机器的非 ...
- 从理论到实践，机器人SLAM技术详解
由 Dora 于 星期四, 2017-05-18 12:00 发表 思岚科技专栏 作者:思岚科技 地图的四种表示方法 智能服务机器人正成为行业的风口浪尖,从清扫机器人开始,家庭陪伴机器人.送餐机器人等 ...
- 2019双11猫晚直播技术详解（附演讲PDF）
下载演讲PDF版 链接可能被微信屏蔽, 请使用钉钉/支付宝扫码,或复制到浏览器中 本文为阿里文娱技术专家泫野在[阿里文娱2019双11猫晚技术沙龙]中的演讲,主要内容为双11猫晚直播的技术挑战.破解策 ...
- 天猫“双11”成交额实时统计技术详解
阿里巴巴资深技术专家莫问在2017年12月20日云栖大会北京峰会上做了题为"Apache Flink技术进阶"的主题演讲.Apache Flink作为流式计算引擎,支持了" ...
- 【四足机器人】SOLO技术详解--（4）问题讨论【翻译】
Ⅳ. 问题讨论 1) 设计选择: 设计一个低重量的四足机器人,同时保持有效的阻抗和力控制能力需要我们将这些功能相互协调地设计.我们设计一个新型足式机器人,使用无刷直流电机进行驱动,因为它们是一种高性能 ...
- 【四足机器人】SOLO技术详解--（1）介绍（2）平台和机器人概述【翻译】
摘要 我们提出了一个新的开源机器人的腿部力矩控制系统,这个系统的特点是低成本及结构简单.这个系统由高力矩无刷直流舵机和适合阻抗调节和力矩控制的低传动结构组成.同时我们也设计了一个适应冲撞的新型足底传感 ...
- 【四足机器人】SOLO技术详解--（3）实验与结果【翻译】
Ⅲ. 实验与结果 在本节中,我们介绍了对2自由度的腿和四足机器人的实验.我们量化了系统的阻抗调节功能,然后我们提出了一个控制器来跟踪使用 Kinodynamic 优化器计算出的运动,并演示了四足机器人 ...
- P2P技术详解(一)：NAT详解——详细原理、P2P简介(转)
这是一篇介绍NAT技术要点的精华文章,来自华3通信官方资料库,文中对NAT技术原理的介绍很全面也很权威,对网络应用的应用层开发人员而言有很高的参考价值. <P2P技术详解>系列文章 ➊ 本 ...
- 015. P2P技术详解(一)：NAT详解——详细原理、P2P简介
http://www.52im.net/thread-50-1-1.html 这是一篇介绍NAT技术要点的精华文章,来自华3通信官方资料库,文中对NAT技术原理的介绍很全面也很权威,对网络应用的应用层 ...
最新文章
- IDEA 小技巧之书签与收藏
- 下列代码的执行结果是 php,执行下列代码后的结果是: $x=15; echo $x++; $y=20; echo ++y;...
- Java程序设计第三次作业
- VTK：相互作用之Picking
- 关于MYSQL 的 AUTO-INC Locks
- 高级程序员和低级程序员的区别
- 立体剪纸风新春农历春节PSD分层海报素材
- 同网关劫持与不同网关劫持实例
- CCF2016-4-2 俄罗斯方块
- destoon复制新模块的方法
- python: 基本的日期与时间转换
- matlab中asix off_遗传算符MATLAB程序-入门必看
- mysql 线上修改参数_9.10、mysql进程、状态在线修改参数重要知识
- （转）大多数2B企业一文不值(作者：北冥乘海生)
- 嵌入式工程师必备开发工具
- linux设置 wps 窗口颜色设置,WPS文字办公—修改默认字体颜色的方法
- 虚拟机web服务器安装与配置,实验Web服务器的安装与配置.doc
- linux分析rna-seq,RNA-seq 分析流程（一）linux部分
- 顶峰Android手机视频转换器,顶峰FLV视频转换器
- Tableau 中国最美八条骑行线路（二）海拔和气温