Contrôle de la locomotion artificielle: Une approche par commande prédictive sans trajectoire de...

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Contrôle de la locomotion artificielle: Une approche par commande prédictive sans trajectoire de référence Philippe Poignet (LIRMM, Montpellier) Christine Azevedo (INRIA, Grenoble)

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Contrôle de la locomotion artificielle:Une approche par commande prédictive

sans trajectoire de référence

Philippe Poignet (LIRMM, Montpellier) Christine Azevedo (INRIA, Grenoble)

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2

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

Context

1. Biped robots

2. Locomotion control

3. Guidelines of the research

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3

ASIMO & P3Honda Motor Co

WabianWaseda University

M2MIT

JohnnieTUM

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

1. Some realisations

1. Biped robots

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Mobility environment perception & understandingadaptationautonomy

Biped stability skills (contacts, impacts)robustness to disturbancesfalls

para

digm

s

2. General issues

1. Biped robots

4

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

Mobile robots: wheeled, caterpillar, legged

Legged robots: n-legs, biped

cluttered environments

human facilities (stairs, corridors…)

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- trunk + pelvis + 2 legs

- 15 active joints:

7 sagittal: ankles, knees, hips, trunk 5 frontal: ankles, hips, trunk 3 horizontal: hips, trunk

- 105 kg - 180 cm

- human proportions

BIP was designed and built in collaboration between INRIA and LMS Poitiers

1. Biped robots

5

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

3. BIP: the anthropomorphic robot

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

Context

1. Biped robots

2. Locomotion control

3. Guidelines of the research

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Pre-computed reference trajectory tracking

- anthropomorphic joint trajectories [vukobratovic et al 01]

- torque trajectories [goswami et al 96], [pratt & pratt et al 01]

- optimal trajectories [chevallereau et al 97], [chessé & bessonnet 01]

Pre-computed movements non-adaptable to environment and events changes

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

1. State of the art

ControlReference trajectories

Desired behaviour Real behaviour

Sensors information

2. Locomotion control

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

2. Locomotion control

1. State of the art (2)

On-line walking adaptation

- ZMP compensation [park99]

- discrete set of trajectories [denk01]

large set of trajectories needed + switches

- continuous set of parameterized trajectories [[wieber00][chevallereau02]

defining the set

- learning techniques [kun96]

- neuro-fuzzy [meyret02]

no explicit model

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

Context

1. Biped robots

2. Locomotion control

3. Guidelines of the research

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11

1. no trajectory tracking

2. high adaptability + + no algorithm switches

3. robustness to disturbances

searching inspiration from human walking without mimicking

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

ControlReference trajectories

Desired behaviour Real behaviour

Sensors information

New approach to biped locomotion control

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1. Locomotion structure (biomechanics)

2. Locomotion control (neurosciences)

3. Conclusion: some principles

Human locomotion featuresContext | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

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1. stationary / transient gait (stop, starting,…) 2. stationary walk: symmetric + cyclic3. phases : support and swing

4. supports: single support and double support5. variable patterns (tiredness, learning…)6. objective oriented optimization of displacements

(metabolic energy minimization in stationary walk)

[vaughan et al 92]

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

1. Locomotion structure

1. Walking activity

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

1. Locomotion structure

2. Equilibrium

Static equilibrium: CoM projection within support base (posture, difficult situations, working at a work station…)

Dynamic equilibrium: normal walking fall forward onto the foot receiving the body‘s weight. Definition remains an open problem for bipedal systems with unilateral constraints.

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1. Locomotion structure (biomechanics)

2. Locomotion control (neurosciences)

3. Conclusion: some principles

Human locomotion featuresContext | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

2. Locomotion control

1. Control process

musclesactuators

musclesactuators

skeletonsystem

skeletonsystem

SensorsSensors

CNScontroller

CNScontroller

intentionactivation force movement

environment

disturbances

16

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

2. Locomotion control

1. Control process

musclesactuators

musclesactuators

skeletonsystem

skeletonsystem

SensorsSensors

CNScontroller

CNScontroller

intentionactivation force movement

environment

disturbances

16

2. Control properties

- No reference trajectory tracking- Anticipation and prediction: CNS internal models planning- Strategy: library of objective oriented solutions- Learning: taking lessons from past situations

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1. Locomotion structure (biomechanics)

2. Locomotion control (neurosciences)

3. Conclusion: some principles

Human locomotion featuresContext | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

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Unsuccessful approaches in exploiting movements invariants.

1. Locomotion structure

- Consider both stationary and transient walk - Optimal gaits / criteria adapted to goal (endurance, speed)- Consider both static and dynamic equilibrium

2. Locomotion control

- No reference trajectory tracking- Perception- Anticipation and prediction- Consider internal and external constraints to ensure feasibility

and equilibrium.

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

3. Conclusion: some principles

idea: use a model predictive control approach

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1. Modelling

2. Model predictive control

3. Application of MPC to locomotion control

4. Simulation results

5. Conclusions

Control approachContext | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

Use of a model predictive control (MPC) approach:

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

1. Modelling

1. Continuous dynamics

q7

q8

n

2

1

q

q

q

q

joint positions

robot orientation and position in 3D space

1. Lagrange formulation

cBG(q)q)qN(q,qM(q)

[wieber00] [genot98] [pfeiffer96]

Depending on the contacts the system can be underactuated

n dof

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

1. Modelling

1. Continuous dynamics (1)

1. Lagrange formulation

cBG(q)q)qN(q,qM(q)

2. Ground contact

=(n,t)T

nn

tt

support force

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21

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

1. Modelling

1. Continuous dynamics (1)

1. Lagrange formulation

cBG(q)q)qN(q,qM(q)

2. Ground contact

closure constraint: 0Φ

Φ

t

n

t

Tt

n

Tn λ

q

Φλ

q

ΦBΓGqNqM

q

ΦC i

i

=(n,t)T

nn

tt

support force

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

1. Modelling

1. Continuous dynamics (2)

t

Ttn

Tn λCλCBΓGqNqM

=(n,t)T

nn

tt

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

1. Modelling

1. Continuous dynamics (2)

t

Ttn

Tn λCλCBΓGqNqM

0qCqCΦ nnn unilateral constraint

=(n,t)T

nn

tt

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

1. Modelling

1. Continuous dynamics (2)

t

Ttn

Tn λCλCBΓGqNqM

0qCqCΦ nnn unilateral constraint

0λn

=(n,t)T

nn

tt

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

1. Modelling

1. Continuous dynamics (2)

t

Ttn

Tn λCλCBΓGqNqM

0qCqCΦ nnn unilateral constraint

0λn

0Φλ nTn

complementaritycondition

=(n,t)T

nn

tt

0)Φ 0(Φ nn

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

1. Modelling

1. Continuous dynamics (2)

t

Ttn

Tn λCλCBΓGqNqM

0qCqCΦ nnn unilateral constraint

0λn

0Φλ nTn

complementaritycondition

0qCqCΦ ttt no-slipping assumption(friction cone )nt 0||||

=(n,t)T

nn

tt

0)Φ 0(Φ nn

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

1. Modelling

2. Impact dynamics

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

1. Modelling

2. Impact dynamics

Impact velocity jump: qq

=(n,t)T

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

1. Modelling

2. Impact dynamics

Impact velocity jump: qq

nn

tt

=(n,t)T

Impulsive force

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

1. Modelling

2. Impact dynamics

Impact velocity jump: qq

tTtn

Tn ΛCΛC)qqM(q)(

nn

tt

=(n,t)T

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

1. Modelling

2. Impact dynamics

Impact velocity jump: qq

tTtn

Tn ΛCΛC)qqM(q)(

0qCnn no take-off assumption

nn

tt

=(n,t)T

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

1. Modelling

2. Impact dynamics

Impact velocity jump: qq

tTtn

Tn ΛCΛC)qqM(q)(

0qCnn

no-slipping assumption(friction cone )n0t Λμ||Λ||

no take-off assumption

0qC tt

nn

tt

=(n,t)T

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

1. Modelling

2. Impact dynamics

Impact velocity jump: qq

tTtn

Tn ΛCΛC)qqM(q)(

qC)CM(CΛ

qC)CM(CΛ

)ΛCΛ(CMqq

t1-T

t1

tt

n1-T

n1

nn

tTtn

Tn

1

0qCnn

no-slipping assumption(friction cone )n0t Λμ||Λ||

no take-off assumption

0qC tt

nn

tt

=(n,t)T

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1. Modelling

2. Model predictive control

3. Application of MPC to locomotion control

4. Simulation results

5. Conclusions

Control approachContext | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

Use of a model predictive control (MPC) approach:

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

2. Model predictive control

1. Control without predictive horizon

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

time

inpu

tst

ate

k

2. Model predictive control

1. Control without predictive horizon

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25

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

time

inpu

tst

ate

k

Example: elevation of the swing ankle

2. Model predictive control

1. Control without predictive horizon

Page 39: Contrôle de la locomotion artificielle: Une approche par commande prédictive sans trajectoire de référence Philippe Poignet (LIRMM, Montpellier) Christine.

25

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

time

inpu

tst

ate

k k+1

Example: elevation of the swing ankle

2. Model predictive control

1. Control without predictive horizon

Page 40: Contrôle de la locomotion artificielle: Une approche par commande prédictive sans trajectoire de référence Philippe Poignet (LIRMM, Montpellier) Christine.

25

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

time

inpu

tst

ate

k k+1

Example: elevation of the swing ankle

2. Model predictive control

1. Control without predictive horizon

Page 41: Contrôle de la locomotion artificielle: Une approche par commande prédictive sans trajectoire de référence Philippe Poignet (LIRMM, Montpellier) Christine.

25

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

time

inpu

tst

ate

k k+1 k+2

?

Example: elevation of the swing ankle

2. Model predictive control

1. Control without predictive horizon

Page 42: Contrôle de la locomotion artificielle: Une approche par commande prédictive sans trajectoire de référence Philippe Poignet (LIRMM, Montpellier) Christine.

25

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

time

inpu

tst

ate

k k+1 k+2

Example: elevation of the swing ankle

2. Model predictive control

1. Control without predictive horizon

Page 43: Contrôle de la locomotion artificielle: Une approche par commande prédictive sans trajectoire de référence Philippe Poignet (LIRMM, Montpellier) Christine.

25

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

time

inpu

tst

ate

k k+1 k+2

?

Example: elevation of the swing ankle

2. Model predictive control

1. Control without predictive horizon

Page 44: Contrôle de la locomotion artificielle: Une approche par commande prédictive sans trajectoire de référence Philippe Poignet (LIRMM, Montpellier) Christine.

25

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

time

inpu

tst

ate

k+1 k+2

Example: elevation of the swing ankle

2. Model predictive control

1. Control without predictive horizon

Page 45: Contrôle de la locomotion artificielle: Une approche par commande prédictive sans trajectoire de référence Philippe Poignet (LIRMM, Montpellier) Christine.

25

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

time

inpu

tst

ate

k+1 k+2

?

Obstacledetection

Example: elevation of the swing ankle

2. Model predictive control

1. Control without predictive horizon

Page 46: Contrôle de la locomotion artificielle: Une approche par commande prédictive sans trajectoire de référence Philippe Poignet (LIRMM, Montpellier) Christine.

25

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

time

inpu

tst

ate

k+2 k+3

?

ObstacleExample: elevation of the swing ankle

2. Model predictive control

1. Control without predictive horizon

Page 47: Contrôle de la locomotion artificielle: Une approche par commande prédictive sans trajectoire de référence Philippe Poignet (LIRMM, Montpellier) Christine.

25

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

time

inpu

tst

ate

?

ObstacleExample: elevation of the swing ankle

2. Model predictive control

1. Control without predictive horizon

Page 48: Contrôle de la locomotion artificielle: Une approche par commande prédictive sans trajectoire de référence Philippe Poignet (LIRMM, Montpellier) Christine.

25

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

time

inpu

tst

ate

Obstacle

?

Example: elevation of the swing ankle

2. Model predictive control

1. Control without predictive horizon

Page 49: Contrôle de la locomotion artificielle: Une approche par commande prédictive sans trajectoire de référence Philippe Poignet (LIRMM, Montpellier) Christine.

25

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

time

inpu

tst

ate

Obstacle

?

Example: elevation of the swing ankle

2. Model predictive control

1. Control without predictive horizon

Page 50: Contrôle de la locomotion artificielle: Une approche par commande prédictive sans trajectoire de référence Philippe Poignet (LIRMM, Montpellier) Christine.

25

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

time

inpu

tst

ate

Obstacle

?

No solution !!!

Example: elevation of the swing ankle

2. Model predictive control

1. Control without predictive horizon

Page 51: Contrôle de la locomotion artificielle: Une approche par commande prédictive sans trajectoire de référence Philippe Poignet (LIRMM, Montpellier) Christine.

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

2. Control with predictive horizon

2. Model predictive control

Page 52: Contrôle de la locomotion artificielle: Une approche par commande prédictive sans trajectoire de référence Philippe Poignet (LIRMM, Montpellier) Christine.

26

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

time

inpu

tst

ate

k

Example: elevation of the swing ankle

2. Model predictive control

2. Control with predictive horizon

Page 53: Contrôle de la locomotion artificielle: Une approche par commande prédictive sans trajectoire de référence Philippe Poignet (LIRMM, Montpellier) Christine.

26

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

time

inpu

tst

ate

k k+1

Example: elevation of the swing ankle

2. Model predictive control

2. Control with predictive horizon

Page 54: Contrôle de la locomotion artificielle: Une approche par commande prédictive sans trajectoire de référence Philippe Poignet (LIRMM, Montpellier) Christine.

26

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

time

inpu

tst

ate

k k+1 k+Nc

Example: elevation of the swing ankle

2. Model predictive control

2. Control with predictive horizon

Page 55: Contrôle de la locomotion artificielle: Une approche par commande prédictive sans trajectoire de référence Philippe Poignet (LIRMM, Montpellier) Christine.

26

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

time

inpu

tst

ate

?

k k+1 k+Nc

Example: elevation of the swing ankle

2. Model predictive control

2. Control with predictive horizon

Page 56: Contrôle de la locomotion artificielle: Une approche par commande prédictive sans trajectoire de référence Philippe Poignet (LIRMM, Montpellier) Christine.

26

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

time

inpu

tst

ate

?

k k+1 k+Nc

Obstacledetection

Example: elevation of the swing ankle

2. Model predictive control

2. Control with predictive horizon

Page 57: Contrôle de la locomotion artificielle: Une approche par commande prédictive sans trajectoire de référence Philippe Poignet (LIRMM, Montpellier) Christine.

26

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

time

inpu

tst

ate

?

k k+1 k+Nc

Obstacledetection

Example: elevation of the swing ankle

2. Model predictive control

2. Control with predictive horizon

Page 58: Contrôle de la locomotion artificielle: Une approche par commande prédictive sans trajectoire de référence Philippe Poignet (LIRMM, Montpellier) Christine.

26

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

time

inpu

tst

ate

?

k k+1 k+Nc

Obstacledetection

Example: elevation of the swing ankle

sliding horizon

2. Model predictive control

2. Control with predictive horizon

Page 59: Contrôle de la locomotion artificielle: Une approche par commande prédictive sans trajectoire de référence Philippe Poignet (LIRMM, Montpellier) Christine.

26

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

time

inpu

tst

ate

?

k+1 k+Nc+1

Obstacledetection

Example: elevation of the swing ankle

2. Model predictive control

2. Control with predictive horizon

Page 60: Contrôle de la locomotion artificielle: Une approche par commande prédictive sans trajectoire de référence Philippe Poignet (LIRMM, Montpellier) Christine.

26

Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

time

inpu

tst

ate

?

Obstacledetection

k+1 k+2 k+Nc+2

Example: elevation of the swing ankle

2. Model predictive control

2. Control with predictive horizon

Page 61: Contrôle de la locomotion artificielle: Une approche par commande prédictive sans trajectoire de référence Philippe Poignet (LIRMM, Montpellier) Christine.

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

2. Model predictive control

3. Description

Page 62: Contrôle de la locomotion artificielle: Une approche par commande prédictive sans trajectoire de référence Philippe Poignet (LIRMM, Montpellier) Christine.

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

2. Model predictive control

3. Description

(k)

(k)

(k)

15

2

1

k

ikki|

k|Nk...|1k|0Nkk|Nk...|1k|0

Nk

u

]x,x,x[ x ]u,u,u[uP

P

C

C

Control horizon

time

k k+1 k+Nc k+Np

Predictive horizon

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

2. Model predictive control

4. Formal problem

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

2. Model predictive control

4. Formal problem

with:

]N , [0l X, x

]N , [0l U,u

xx )u,f(x x:tosubject

)u,J(xmin :solve

Pkl|

Ckl|

kk|0kl|kl|k|1l

Nkk

u

C

CNk

}xxx/{xX

}uuu/u{U

maxkmink

maxkmink

n

m

[allgöwer99]

Page 65: Contrôle de la locomotion artificielle: Une approche par commande prédictive sans trajectoire de référence Philippe Poignet (LIRMM, Montpellier) Christine.

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

2. Model predictive control

4. Formal problem

with:

]N , [0l X, x

]N , [0l U,u

xx )u,f(x x:tosubject

)u,J(xmin :solve

Pkl|

Ckl|

kk|0kl|kl|k|1l

Nkk

u

C

CNk

}xxx/{xX

}uuu/u{U

maxkmink

maxkmink

n

m

function of inputand state (trajectory trackingor regulation)[allgöwer99]

controlhorizon

predictivehorizon

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

2. Model predictive control

5. State of the art

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

2. Model predictive control

5. State of the art

Linear systems:

- Widely used in linear slow systems (GPC, PFC) [richalet93]

- Many stability proofs results [garcia89][boucher96][rawlings93]

Nonlinear systems:

- Usually used in slow systems- Stability proofs / strong assumptions: infinite horizon [mayne90][meadow93], dual mode [michalska93][chisci96], terminal equality constraint [chen82][alamir94], quasi infinite horizon [garcia89][denicolao97]

Page 68: Contrôle de la locomotion artificielle: Une approche par commande prédictive sans trajectoire de référence Philippe Poignet (LIRMM, Montpellier) Christine.

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1. Modelling

2. Model predictive control

3. Application of MPC to locomotion control

4. Simulation results

5. Conclusions

Control approachContext | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

Use of a model predictive control (MPC) approach:

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

3. Application of MPC to locomotion control

1. Problem

}xxx/{xX

}uuu/u{U

maxkmink

maxkmink

n

m

0)g(x

]N , [0lX, x

]N , [0lU,u

xx )u,f(x x:tosubject

)u,J(xmin :solve

kl|

Ckl|

Ckl|

kk|0k|1lkl|k|1l

Nkk

u

C

CNk

Nc=Np

function of inputand state (trajectory trackingor regulation)

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

2. From human observation to problem specification

3. Application of MPC to locomotion control

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

2. From human observation to problem specification

3. Application of MPC to locomotion control

Walking = shift the body in a standing posture without falling

1) Criteria: gait optimization / objective of the walk

2) Constraints

i) Standing posture maintain the CoM height

ii) Locomotion rhythm forward moving of CoM

iii) static/dynamic equilibrium contact forces control

iv) adaptation to environment ground and obstacle avoidance

iinequality constraints expressions ?

[hurmuzlu93]

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

3. Example of criteria and constraints specification

3. Application of MPC to locomotion control

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

3. Example of criteria and constraints specification

3. Application of MPC to locomotion control

Criteria:

Constraints:

1) Dynamics: continuous + impacts

2) Actuator limits :

3) Joint limits:

4) Standing posture:

5) Forward progression:

6) Ground avoidance:

7) Dynamic balance:

maximin qqq maximin uuu

coeff) frict. (μ .λμ||λ|| 0n0t

h yCoM

)f(xy ankleankle vvxv maxCoMmin Expressed in

output space

kl|

N

0l

Tkl|k ΓΓJ

c

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1. Modelling

2. Model predictive control

3. Application of MPC to locomotion control

4. Some simulation results

5. Conclusions

Control approachContext | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

Use of a model predictive control (MPC) approach:

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

4. Some simulation results

Different simulation results have been tested, 3 of them are presented here:

1. One dynamic step with BIP2. Static walk on flat ground and stairs3. Dynamic steps with RABBIT

Simulation conditions:

sagittal plane sampling period: 10 ms algorithm: SQP software: matlab

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

4. Some simulation results

1. One dynamic step

2D Dynamic walkingBIP - 6 actuators – 9 dofNc=3.Te= 30 ms

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

4. Some simulation results

1. One dynamic step

2D Dynamic walkingBIP - 6 actuators – 9 dofNc=3.Te= 30 ms

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

1. One dynamic step

2D Dynamic walkingBIP - 6 actuators – 9 dof

4. Some simulation results

Nc=3.Te= 30 ms

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

2. Auto-adaptation to environment

2D Static walkingBIP - 6 actuators – 6 dof

4. Some simulation results

Nc=5.Te= 50 ms

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

3. Application to an under actuated robot structure

2D Dynamic walkingRABBIT – 4 actuators – 7dof

4. Some simulation results

Nc=3.Te= 30 ms

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Context | Human locomotion features | Control approach | Conclusions & perspectives

5. Conclusions

Exploration of a new approach to robot dynamic walking:

MPC + constraints

+ no reference trajectory generation and tracking

+ auto-adaptation to environment changes (no switches)

+ integration of internal and external constraints

+ adaptable to different robots structures

- computation times

- stability definition and proof

- walking activity translation into inequality constraints