論文の概要: Whole-Body Impedance Model Predictive Control for Safe Physical Human--Robot Interaction on Floating-Base Platforms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.14617v1
• Date: Fri, 12 Jun 2026 16:41:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-15 16:00:42.993392
• Title: Whole-Body Impedance Model Predictive Control for Safe Physical Human--Robot Interaction on Floating-Base Platforms
• Title（参考訳）: 浮体型プラットフォーム上での安全人-ロボットインタラクションのための全体インピーダンスモデル予測制御
• Authors: Yongyan Cao,
• Abstract要約: 本稿では,著者の固定ベース2層インピーダンスMPCを3レベルアーキテクチャで浮動小数点プラットフォームに拡張する。 接触一貫性フィードバック線形化により、アームエンドエフェクタプラントは、各接触モード内において、共振状態行列を持つダブルインテグレータに縮小される。 インピーダンス同値定理は、無限水平極限が古典的なタスク空間インピーダンス法則を回復することを示している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Floating-base robots must balance under rigid contact constraints while interacting safely with humans. Existing whole-body control~(WBC) frameworks allocate the full joint space to locomotion or rely on fixed-gain impedance feedback that accumulates steady-state error under sustained physical human--robot interaction~(pHRI) forces. This paper extends the authors' fixed-base two-layer Impedance MPC to floating-base platforms through a three-level architecture: a centroidal MPC plans contact forces over a 500\,ms horizon; a priority-driven WBC layer resolves balance into joint torques through contact-consistent null-space projection; and the residual null space is governed by a receding-horizon quadratic program~(QP) that predicts and rejects pHRI disturbances using a Kalman-augmented state. A contact-consistent feedback linearization reduces the arm end-effector plant to a double integrator with a \emph{constant} state matrix within each contact mode, enabling offline precomputation of the QP cost and ${\geq}1$\,kHz operation. A covariance-inflation protocol preserves the disturbance estimate across contact-mode switches, guaranteeing zero steady-state error under bounded constant pHRI loads, and an Impedance Equivalence Theorem shows the infinite-horizon limit recovers a classical task-space impedance law whose effective mass, damping, and stiffness adapt to posture and contact configuration. Simulations on a 17-DOF biped and the Unitree G1 humanoid validate the design.
• Abstract（参考訳）: 浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動小数点浮動ロボット。 既存の全身制御〜(WBC)フレームワークは、持続的な物理的人間-ロボット相互作用〜(pHRI)力の下で定常的なエラーを蓄積する固定利得インピーダンスフィードバックに依存するか、移動のための全関節空間を割り当てる。 本稿では,500,msの地平線上での接触力計画,コンタクト一貫性を持つヌル空間投影による関節トルクのバランスを優先駆動のWBC層で解決し,残余のヌル空間は,Kalman拡張状態を用いてpHRI乱を予測・拒否するリテーディングホリゾン二次プログラム~(QP)によって制御される,3段階のアーキテクチャを用いて,著者の固定ベース2層MPCを浮動台プラットフォームに拡張する。 接触一貫性フィードバック線形化により、アームエンドエフェクタプラントは、各接触モード内に \emph{constant} 状態行列を持つダブルインテグレータに還元され、QPコストのオフライン事前計算と${\geq}1$\,kHz 演算が可能となる。 共分散インフレーションプロトコルは、接触モードスイッチ間の乱れ推定を保存し、拘束された定数pHRI負荷下でのゼロ定常誤差を保証し、インピーダンス等価定理は、有効質量、減衰、剛性が姿勢および接触構成に適応する古典的なタスク空間インピーダンス則を復元することを示す。 17-DOFの双足とユニトリーG1のヒューマノイドに関するシミュレーションは、この設計を検証した。

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