Developing New Abilities for Humanoid Robots: How to Plan/Control a Sit-Down

Abstract

Denne rapporten omhandler biped humanoide roboter og utvikling av nye evner for disse, med fokus på å trygt sette seg ned. Modellering, planlegging og analyse av denne bevegelsen er utført, ved å bruke en simplifisert modell av en humanoid robot, nemlig 3 degree of freedom (3 frihetsgrader)-modellen fra [1], hvor kne- og hofte-ledd er aktuert, mens ankel-leddet er antatt passivt. En utvidelse av nevnt modell er foreslått, hvor en frihetsgrad for aktuerte armer er lagt til. Bevegelsesplanlegging av denne utvidede modellen er utført, og noen foreslåtte reguleringsmetoder er presentert og diskutert. Undersøkelse av andre rapporter relevante til dette emnet er utført, og deres metoder i bevegelsesplanlegging og resultater er sammenliknet med hverandre og med arbeidet gjort i denne rapporten. En biped humanoid robot som trygt setter seg ned, og også reiser seg opp fra en sittende posisjon, viser seg å være gjennomførbart ved å emulere menneskelig adferd. Hvorvidt menneskelig adferd må bli replikert for å planlegge en humanoid robot sin bevegelse er diskutert.

This paper concerns biped humanoid robots and development of new abilities for these, especially performing a safe sit-down. Modelling, planning and analysis of this motion is addressed, by using a simplified model of a humanoid robot, namely the 3 degree of freedom (3DOF) model from [1] where knee and hip joints are actuated, while the ankle joint is assumed passive. Furthermore, an extension of said model is proposed, where a degree of freedom for actuated arms is added. The motion planning for this extended model is done, and some proposed control schemes are presented and discussed. Research on other papers relevant to the topic is done, and their methods in motion planning and results are compared with one another and with the work done in this paper. A biped humanoid robot performing a safe sit-down, and also a stand-up from sitting position, is seen to be feasible by emulating human behaviour. Whether human behaviour has to be replicated for planning a humanoid robot's movement is briefly discussed.