Rescue missions in mountain environments are hardly achievable by standard legged robots-because of the high slopes-or by flying robots-because of limited payload capacity. We present a concept for a rope-aided climbing robot which can negotiate up-to-vertical slopes and carry heavy payloads. The robot is attached to the mountain through a rope, and it is equipped with a leg to push against the mountain and initiate jumping maneuvers. Between jumps, a hoist is used to wind/unwind the rope to move vertically and affect the lateral motion. This simple (yet effective) two-fold actuation allows the system to achieve high safety and energy efficiency. Indeed, the rope prevents the robot from falling while compensating for most of its weight, drastically reducing the effort required by the leg actuator. We also present an optimal control strategy to generate point-to-point trajectories overcoming an obstacle. We achieve fast computation time (<1 s) thanks to the use of a custom simplified robot model. We validated the generated optimal movements in Gazebo simulations with a complete robot model with a < 5% error on a 16 m long jump, showing the effectiveness of the proposed approach, and confirming the interest of our concept. Finally, we performed a reachability analysis showing that the region of achievable targets is strongly affected by the friction properties of the foot-wall contact.


翻译:山地环境中的救援任务难以通过标准腿式机器人(因陡坡限制)或飞行机器人(因有效载荷能力有限)实现。本文提出一种绳索辅助攀爬机器人的概念,该机器人能够适应近乎垂直的陡坡并承载重型载荷。机器人通过绳索附着于山体,并配备一条腿以推压山面并启动跳跃动作。在跳跃间隔期间,利用绞盘收放绳索实现垂直移动并影响侧向运动。这种简单(但有效)的双重驱动机制使系统能够达到高安全性与高能效。实际上,绳索在防止机器人坠落的同时补偿了其大部分重量,大幅减少了腿部执行器所需的驱动力。我们还提出了一种最优控制策略,用于生成可克服障碍物的点对点轨迹。通过使用自定义简化机器人模型,实现了快速计算时间(<1秒)。我们在Gazebo仿真中验证了所生成的最优运动,采用完整机器人模型在16米长跳跃任务中误差小于5%,这表明了所提方法的有效性,并证实了本概念的实用性。最后,我们进行了可达性分析,结果显示可达目标区域受足-墙接触摩擦特性的显著影响。

0
下载
关闭预览

相关内容

机器人(英语:Robot)包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械(如机器狗,机器猫等)。狭义上对机器人的定义还有很多分类法及争议,有些电脑程序甚至也被称为机器人。在当代工业中,机器人指能自动运行任务的人造机器设备,用以取代或协助人类工作,一般会是机电设备,由计算机程序或是电子电路控制。

知识荟萃

精品入门和进阶教程、论文和代码整理等

更多

查看相关VIP内容、论文、资讯等
专知会员服务
26+阅读 · 2021年4月2日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
RL解决'LunarLander-v2' (SOTA)
CreateAMind
62+阅读 · 2019年9月27日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Regulated Pure Pursuit for Robot Path Tracking
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月31日
Arxiv
27+阅读 · 2023年1月5日
VIP会员
最新内容
印度精确打击与指挥架构的断层
专知会员服务
4+阅读 · 7月20日
美空军AI完成F-16战斗机自主空战历史性试飞
专知会员服务
6+阅读 · 7月20日
深入Project Maven:为何人工智能在战场上依然失灵
锻造未来士兵:外骨骼、基因工程与赛博格
专知会员服务
7+阅读 · 7月19日
《无人机蜂群通信技术研究》50页
专知会员服务
10+阅读 · 7月19日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
RL解决'LunarLander-v2' (SOTA)
CreateAMind
62+阅读 · 2019年9月27日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员