Simulation and numerical parameter identification of a biologically inspired bipedal robot with passive elements

• Autorzy: Förg D. , Ulbrich H.

Warianty tytułu

PL

Symulacja i numeryczna identyfikacja parametrów inspirowanego biologicznie dwunożnego robota z elementami biernymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The goal of the project is to investigate the influence of elastic mechanisms on technical, bipedal locomotion. In particular, the paper presents the parameter identification for a biologically inspired two-legged robot model. The simulation model consists of a rigid body model equipped with rubber straps. The arrangement of the rubber straps is based on the arrangement of certain muscle groups in a human being. The parameters of the elastic elements are identified applying numerical optimisation. Thus two optimisation algorithms are investigated and compared with respect to robustness and computing time. Moreover, different objective functions are defined and discussed. The behaviour of the resulting configuration of the system is explored in terms of biomechanics.

PL

Celem projektu jest badanie wpływu elementów sprężystych na realizację techniczną dwunożnej lokomocji robota. W szczególności, w artykule przedstawiono identyfikację parametrów inspirowanego biologicznie modelu robota dwunożnego. W modelu uwzględniono człony sztywne oraz gumowe taśmy. Rozmieszczenie taśm jest wzorowane na rozmieszczeniu odpowiednich grup mięśniowych u człowieka. Parametry elementów sprężystych są identyfikowane na drodze optymalizacji numerycznej. Zbadano dwa algorytmy optymalizacyjne, porównując je pod kątem uzyskiwanych wyników i czasu obliczeń. Ponadto, zdefiniowano i przedyskutowano różne funkcje celu. Zachowanie się zoptymalizowanego układu zbadano w kategoriach biomechaniki.

Słowa kluczowe

EN

multibody simulation; bipedal robot; biomechanics; parameters identification

PL

symulacja układu wieloczłonowego; robot dwunożny; biomechanika; identyfikacja parametrów

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. LVII, nr 2
• Strony: 149--163
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Förg D.

autor

Ulbrich H.

• Institute of Applied Mechanics Technische Universität München, Boltzmann Strasse 15, 85748 Garching, Germany,

Bibliografia

• [1] McGeer T.: Passive Dynamic Walkins Int. J. Rob. Res. 9, 1990, p. 62.82.
• [2] Collins S., Ruina A.: A bipedal walking robot with efficient an human-like gait. Proc. IEEE Int. Conf. Rob. Aut. (ICRA), 2005, p. 1983-1988.
• [3] Hobbelen D., de Boer T., Wisse M.: System overview of bipedal robots Flame and TUlip: tailor-made for Limit Cycle Walking, Proc. Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems Acropolis Convention Center, Nice. France, Sept, 22-26, 2008.
• [4] Hirai K. et al.: The development of honda humanoid robot. Proc. IEEE Int. Conf. Rob. Aut. (ICRA), 1998.
• [5] Kąjita S. et al.: A hop towards running humanoid biped. Proc. IEEE Int. Conf. Rob. Aut. (ICRA), 2004.
• [6] K. Kaneko et al.: Humanoid robot HRP-3, Proc. IEEE/RSJ Int. Conf. Intell. Robots Syst. (IROS), 2008, pp. 2471-2478.
• [7] Tajima D., Honda R. and Suga K.: Fast running experiments involving a humanoid robot, Proc. IEEE Int. Conf. Robot. Autom. (ICRA), 2009. pp. 1571-1576.
• [8] Löffler K. et al.: Sensors and control concept of walking Johnnie. Int. J. Rob. Res. 22, 2003.
• [9] Lohmeier S., Buschmann T., Ulbrich H.: System design and control of anthropomorphic walking robot lola. IEEE/ASME Transaction on Mechatronics 14, 6 (2009), 658-666.
• [10] Seyfarth A. et al.: Towards bipedal running as a natural result of optimizing walking speed for passively compliant three-segmented legs, in Proc CLAWAR Brussels, 2006.
• [11] Lohmeier S. et al.: Modular joint design for a performance enhanced humanoid robot. Proc. IEEE Int. Conf. Intelligent Robots and Systems (IROS), 2006.
• [12] Gilmore P., Kelley C.T.: An implicit filtering algorithm for optimisation of functions with many local minima J. Optimisation 5 (SIAM), 1995, p. 269-285.
• [13] Winters J. M.. Savio L-Y: Woo Multiple Muscle Systems - Biomechanics and Movement Organisation; Springer Verlag, New York, 1990, p. 726-773.