Tensegrity robots, characterized by a synergistic assembly of rigid rods and elastic cables, form robust structures that are resistant to impacts. However, this design introduces complexities in kinematics and dynamics, complicating control and state estimation. This work presents a novel proprioceptive state estimator for tensegrity robots. The estimator initially uses the geometric constraints of 3-bar prism tensegrity structures, combined with IMU and motor encoder measurements, to reconstruct the robot's shape and orientation. It then employs a contact-aided invariant extended Kalman filter with forward kinematics to estimate the global position and orientation of the tensegrity robot. The state estimator's accuracy is assessed against ground truth data in both simulated environments and real-world tensegrity robot applications. It achieves an average drift percentage of 4.2%, comparable to the state estimation performance of traditional rigid robots. This state estimator advances the state of the art in tensegrity robot state estimation and has the potential to run in real-time using onboard sensors, paving the way for full autonomy of tensegrity robots in unstructured environments.


翻译:张拉整体机器人以刚性杆与弹性缆绳协同组装为特征,形成具有抗冲击性的鲁棒结构。然而,这种设计在运动学与动力学层面引入了复杂性,为控制与状态估计带来挑战。本研究提出一种新型的张拉整体机器人本体状态估计器。该估计器首先利用三棱柱张拉整体结构的几何约束,结合惯性测量单元与电机编码器测量值,重构机器人的形态与方位。随后,采用基于接触辅助的不变扩展卡尔曼滤波器结合正向运动学,估计张拉整体机器人的全局位置与姿态。通过在仿真环境与真实张拉整体机器人应用场景中与基准真值数据对比,评估了该状态估计器的精度。其平均漂移率为4.2%,与传统刚性机器人的状态估计性能相当。该状态估计器推动了张拉整体机器人状态估计领域的技术前沿,并具备利用机载传感器实现实时运行的潜力,为张拉整体机器人在非结构化环境中实现完全自主性奠定了基础。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12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
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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31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
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
13+阅读 · 2019年11月14日
VIP会员
相关资讯
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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员