显式前馈补偿方法提升人形机器人动态甲板稳定站立能力

《Journal of Marine Science and Engineering》：EFC: Explicit Feedforward Compensation for Humanoid Standing Balance on a Simulated Maritime Platform

　　

摘要

在移动甲板上稳定站立是人形机器人在海事环境中执行检查和干预任务的前提。一个关键挑战是如何将预期的支撑面运动转化为协调的关节校正，同时保留所学的整体全身反馈。我们提出了一种显式前馈补偿（EFC）方法，它将经过滤波的因果二阶横滚预测映射为有界的差动膝关节位置偏移，并将这种预期通道与循环近端策略优化反馈相结合，用于在MuJoCo仿真环境中的Unitree H1-2机器人。在三次独立训练运行和60秒匹配的评估中，在规定的周期性横滚-俯仰激励条件下，在记录的存活区间内，EFC的平均姿态均方根误差（RMSE）分别比仅预测输入和当前横滚膝关节残差低9.0%和7.3%，同时60秒限制均值为56.20秒，而对照组分别为52.58秒和52.72秒。这些结果表明，结构化的预测性膝关节补偿可以补充循环反馈，从而在测试的周期性甲板条件下改善姿态调节和持续站立能力。