| Summary: | Previous works have enabled locomotion of quadrupedal robots usingthe ZMP-based motion optimization framework on flat terrain withvarious gait patterns. Locomotion over rough terrain brings in newchallenges such as planning safe footholds for the robot, ensuring kinematicstability during locomotion and avoiding foot slippage over roughterrain etc. In this work, terrain perception is integrated into the ZMPbasedmotion optimization framework to enable robots to perform dynamiclocomotion over rough terrain.In a first step, we extend the foothold optimization framework touse processed terrain information to avoid planning unsafe footholdpositions while traversing over rugged terrain. Further, to avoid kinematicviolations during locomotion over rugged terrain, we presentadditional constraints to the ZMP-based motion optimization frameworkto solve for kinematically feasible motion plans in real-time. Weadd nonlinear kinematic constraints to existing nonlinear ZMP motionoptimization framework and solve a Sequential Quadratic Programming(SQP) problem to obtain feasible motion plans. Lastly, to avoidfoot contact slippage, we drop the approximated terrain normal anduse measured terrain normal at foot contact position to compute thefriction polygon constraints.The proposed algorithms are tested in simulation and on hardwarewith dynamic gaits to validate the effectiveness of this approach toenable quadrupedal robots to traverse rugged terrain safely. The computationaltime and performance of the proposed algorithms were analyzedunder various scenarios and presented as part of this thesis. === Tidigare forskning har gjort det möjligt att fyrfotade robotar kan rö- ra sig med hjälp av det ZMP-baserade rörelseoptimeringsramverket på platt terräng med olika gångartsmönster. Nya utmaningar före- kommer med förflyttning över grov terräng såsom planering av säk- ra fotfäste för roboten, säkerställning av kinematiskt stabilitet under rörelse, undvikande av fotglidning på grov terräng, och så vidare. I det här verket är terränguppfattning integrerad i det ZMP-baserade rörelseoptimeringsverket så att robotar kan utföra dynamisk rörelse över grov terräng. I första steget utökar vi fotfästeoptimeringsram- verket för att använda bearbetad information om terrängen med syf- tet att undvika planeringen av osäkra fotfästeplaceringar under för- flyttning över grov terräng. För att undvika kinematiska överträdel- ser under förflyttning över grov terräng introducerar vi ytterligare begränsningar till det ZMP-baserade rörelseoptimeringsramverket för att lösa ut kinematiskt rimliga rörelseplaner i realtid. Vi introducerar icke-linjära kinematiska begränsningar till det existerande icke-linjära ZMP-baserade rörelseoptimeringsramverket och löser ett sekventiellt kvadratiskt programmeringsproblem (SQP problem) för att få rimli- ga rörelseplaner. Med syftet att undvika fotkontaktglidning släpper vi den approximerade terrängnormalen och använder den mätta ter- rängnormalen vid fotkontaktläge för att beräkna friktionspolygonbe- gränsningarna. De föreslagna algoritmerna testas i simulering samt på hårdvara med dynamiska gångarter för att bekräfta denna metods ef- fektivitet att tillåta fyrfotade robotar att flytta sig över grov terräng på ett säkert sätt. Algoritmernas beräkningsperiod och prestanda analy- serades i olika fall och redovisades som en del av detta examensarbete.
|
|---|
