Free Space Representation for Biped Walking Robots

摘要

Motion planning for biped walking robots is a highly demanding task because of the complex kinematics of such machines and the many degrees of freedom involved. One approach to dealing with this problem is to determine a feasible path in a reduced configuration space of the robot and then to perform the motion planning by searching for an appropriate sequence of steps which allows the locomotion along this path. In this work, a novel method for creating a free space representation for biped walking robots is presented. The method rests upon the approximation of the robot by a set of 3D hulls whose shapes allow efficient determination of feasible paths in a 3D configuration space, involving stepping over obstacles and changing the walking level. The robot's environment is partitioned into two regions. In the first region, 2D motion planning can be performed, while the complexity of 3D motion planning in the second region can be significantly reduced by considering only a restricted set of paths sufficient for solving a wide range of locomotion tasks.%Planiranje kretanja dvonožnih hodajućih robota predstavlja iznimno zahtjevan zadatak zbog složenosti kinematike takvih strojeva i velikog broja stupnjeva slobode gibanja. Jedan pristup tom problemu je da se prvo pronađe izvediva staza u reduciranom konfigura-cijskom prostoru robota te da se zatim traži odgovarajući niz koraka koji omogućuje kretanje tom stazom. U ovom radu predstavljena je nova metoda stvaranja prikaza slobodnog prostora za dvonožne hodajuće robote. Metoda se temelji na aproksimaciji robota skupom jednostavnih trodimenzionalnih geometrijskih tijela čiji oblici omogućuju učinkovito određivanje izvedivih staza u 3D konfiguracijskom prostoru, koje mogu uključivati prekoračivanje prepreka te prelazak između hodnih površina različitih visina. Okolina robota dijeli se na dva područja. U prvom području može se primijeniti 2D planiranje koraka, dok se složenost 3D planiranja koraka u drugom području može značajno smanjiti tako što se pri planiranju uzima u obzir samo jedan reducirani skup staza, koji je pak dostatan za rješavanje velikog broja praktičnih zadataka.