2024.11.21
近日,控制器研究室在人形机器人运动控制方面取得重要进展,成功研制一套在低功耗、资源受限的嵌入式平台上快速求解的模型预测控制算法。该研究成果对提高足式机器人实时控制及续航能力,降低研发成本具有重要意义。
近年来,足式机器人研究取得了显著进步,但机体稳定性、可靠性、耗能控制及实时操作控制方面仍面临诸多挑战。目前足式机器人运动控制多采用x86架构硬件平台,基于经典模型预测控制软件算法,获得足部的反作用力。由于软件算法的特殊性及足式机器人结构的复杂性,使得软件算法的求解变量维度扩大,大大加剧了在硬件平台上的求解难度和求解时间,消耗了大量的硬件资源,且较大的硬件功耗也难以保障控制的实时性和续航性。
针对以上问题,团队基于具备并行特性的现场可编程门阵列(FPGA)等新硬件架构,通过求解算法的设计优化,提出了有效提升运动控制求解器高效性的解决方案。在这项工作中,基于集成了ARM核、FPGA芯片的嵌入式SoC平台,设计了一种适用于在该低功耗平台上并行计算的足式机器人运动控制求解器,大大提升了运动控制效率,降低了运行时间和功耗。该硬件平台成本较低,制造工艺简单,可完全实现国产化,软件算法运行于低成本的硬件平台,可降低对国外高端芯片的依赖,具有广阔的应用前景和极高的社会经济效益。

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