次元削減有限要素モデルによるソフトロボットの最適制御
Soft Robot Optimal Control Via Reduced Order Finite Element Models
有限要素モデルをモデル次数削減で低次元化し、逐次凸計画法で軌道追従の最適制御を実現した研究。9768次元のケーブル駆動ソフトロボットのシミュレーションで有効性を示した。
著者: Sander Tonkens, Joseph Lorenzetti, Marco Pavone
分類: cs.RO
原文アブストラクト
Finite element methods have been successfully used to develop physics-based models of soft robots that capture the nonlinear dynamic behavior induced by continuous deformation. These high-fidelity models are therefore ideal for designing controllers for complex dynamic tasks such as trajectory optimization and trajectory tracking. However, finite element models are also typically very high-dimensional, which makes real-time control challenging. In this work we propose an approach for finite element model-based control of soft robots that leverages model order reduction techniques to significantly increase computational efficiency. In particular, a constrained optimal control problem is formulated based on a nonlinear reduced order finite element model and is solved via sequential convex programming. This approach is demonstrated through simulation of a cable-driven soft robot for a constrained trajectory tracking task, where a 9768-dimensional finite element model is used for controller design.
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