ヒューマノイドの複雑動作生成のための効率的な数値解法の研究

生成人形复杂运动的高效数值解的研究

• 批准号: 13F03796
• 负责人: 吉田 英一
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13F03796/
• 关键词: ヒューマノイドロボット; 数値最適化; 多点接触動作計画; 全身動作制御; 最適化; ヒューマノイド

ヒューマノイドの多点接触動作計画・制御手法に関する知識を活かして、積極的に研究を展開し、動作生成の数値解法に関し、以下に示すように新たな理論的知見を見出した。(a) 制約下での優先度付きの非線形最適化問題の解法： 等式の制約下において、非線形問題を線形化し、階層化二次計画法（Hierarchical Quadratic Programming, HQP）を繰り返し適用することで最適化を行えることを示した。SQP手法については、それまでは最適解への収束が問題となっていたが、階層化最適化問題を辞書的並べ替え問題と捉え、最適化を小さいステップで実行することで、高優先度の指標を満たす最適解を導出できることを示した。(b) ヒューマノイドの姿勢を生成する効率的なソルバーの構築：多様体上での制約下でSQPを実行する手法を構築し、これまで開発されているQP解法が使用できる形に実装した。(c) 全身動作軌道の最適化に適した計算定式化手法の導出:物理方程式に相当する制約が必ず満たされるように、関節角のパラメータ表現に応じて力をパラメータ化する手法を構築した。この手法の特徴は、ロボットの接触点の系列が与えられた際、このパラメータ化は前計算の段階で一回だけ行えばその後の計算にすべて使用でき、実時間での軌道最適化に使用できる。(d) ヒューマノイドの動力学パラメータの同定： 従来行われていた動力学パラメータ同定手法に、(a)-(c)までの成果を活用して、複数の優先度を持つ制約によるHQP問題として定式化し、物理的制約を組み込めるようにした

他利用他对类人形多点接触运动计划和控制方法的了解，积极进行了研究，并发现了有关运动产生数值解决方案的新理论发现，如下所示。 （a）在约束下具有优先级的非线性优化问题的解决方案：我们表明，可以通过在方程约束下线性化非线性问题来执行优化，并反复应用层次结构二次编程（HQP）。关于SQP方法，与最佳解决方案的收敛性是该问题，但是通过将分层优化问题视为字典排序问题，我们已经表明，通过小步骤执行优化，可以得出满足高优先级指数的最佳解决方案。 （b）构建了生成类人动物姿势的有效求解器的构建：一种在歧管上限制下实施SQP的方法，并且现在已经开发出了QP解决方案以可以使用的方式实施。 （c）构建了适合优化全身运动轨迹的计算公式技术的推导：根据关节角的参数表示，构建了一种参数化力的方法，以便总是满足与物理方程相对应的约束。该技术的特征是，给定一系列机器人接触点，该参数化只能在预成立阶段执行一次，并且可用于所有后续计算，并且可用于实时轨迹优化。 （d）使用（a）到（c）的结果以多个优先级的约束，可以使用多个优先级的结果，使用多个优先级的结果来识别类人生物的动态参数：常规的动态参数识别方法，以多个优先级的优先级提出HQP问题，允许并入多个优先级。

项目成果

Continuous satisfying constraints with contact forces in trajectory optimization for humanoid robots

人形机器人轨迹优化中连续满足接触力约束

• DOI: 10.1109/iros.2015.7353934
• 发表时间: 2015
• 期刊: Proc. 2015 IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems
• 作者: Benjamin Chretien;Adirien Escande;Abderrahmane Kheddar
• 通讯作者: Abderrahmane Kheddar

Fast closest logarithm algorithm in the special orthogonal group

特殊正交群中的快速最接近对数算法

• DOI: 10.1093/imanum/drv027
• 发表时间: 2016
• 期刊: IMA Journal of Numerical Analysis
• 影响因子: 2.1
• 作者: Adrien Escande

Multi-contact vertical ladder climbing with an HRP-2 humanoid

• DOI: 10.1007/s10514-016-9546-4
• 发表时间: 2016-02
• 期刊: Autonomous Robots
• 影响因子: 3.5
• 作者: Joris Vaillant;A. Kheddar;H. Audren;François Keith;Stanislas Brossette;Adrien Escande;Karim Bouyarmane;K. Kaneko;M. Morisawa;P. Gergondet;E. Yoshida;S. Kajita;F. Kanehiro

Integration of non-inclusive contacts in posture generation

• DOI: 10.1109/iros.2014.6942671
• 发表时间: 2014-11
• 期刊: 2014 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
• 作者: Stanislas Brossette;Adrien Escande;Joris Vaillant;François Keith;Thomas Moulard;A. Kheddar

CNRS(フランス)

法国国家科学研究中心（CNRS）