論文の概要: Balancing of Humanoid with Object Mass: Trade-off Analyses and Lifting Control
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.29625v1
- Date: Fri, 31 Jul 2026 16:57:51 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-03 14:29:40.819738
- Title: Balancing of Humanoid with Object Mass: Trade-off Analyses and Lifting Control
- Title（参考訳）: 物体質量とヒューマノイドのバランス:トレードオフ分析とリフティング制御
- Abstract要約: この研究は、物体の質量がバランス安定性に与える影響を厳密に分析し、活用する。
動的モデルと制約は、バランスのとれた状態盆地/境界の構築に組み込まれている。
ヒューマノイドロボットを用いて、予測と制御のためのBSBの影響を強調する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.45880283710344055
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The demand for humanoid loco-manipulation tasks with an object has recently increased, and most existing control approaches for stability in such tasks rely on heuristics or machine-learning techniques. This study rigorously analyzes and exploits the dynamic effects of the object mass on balance stability. By formulating the object mass parameters in the whole-body dynamics with distributed contact wrenches and centers of pressure at the stance contacts, their nonlinear effects on the system momenta and constraints are quantified. The dynamic models and constraints are incorporated into the construction of the balanced state basin/boundary (BSB), a partition of the center-of-mass state space for a biped system to maintain balance in its desired contacts. The implications of the BSB for prediction and control are highlighted using a humanoid robot and an analytically tractable reduced-order mechanism. The BSBs under different conditions of base of support, actuation capacity, and pose provide systematic analyses of the effects of object mass on the balancing capability of a system. In particular, the trade-off relationships between momentum regulation and limiting factors in balancing are characterized, introducing two key quantities of the object: the critical mass, at which the system's balancing capability is maximum, and the transition mass, which activates different limiting factors. In addition, sufficient conditions for imposing balanced states on a trajectory are established and implemented with BSBs as explicit threshold constraints in the whole-body trajectory optimization for stable object-lifting control of the humanoid, demonstrating the lift-and-hold and lift-and-release tasks with distinct mass properties in simulations and experiments.
- Abstract（参考訳）: 対象物を用いたヒューマノイドのロコ操作タスクの需要は近年増加しており、そのようなタスクの安定性に対する既存の制御アプローチはヒューリスティックスや機械学習技術に依存している。
この研究は、物体の質量がバランス安定性に与える影響を厳密に分析し、活用する。
物体の質量パラメータを分散接触レンチで定式化し、姿勢接触における圧力の中心を定式化することにより、系のモータに対する非線形効果と制約を定量化する。
動的モデルと制約は、バイペッド系が所望の接触でバランスを保つために、重心状態空間の分割であるバランス状態盆地/バウンダリ(BSB)の構築に組み込まれている。
予測と制御のためのBSBの影響は、ヒューマノイドロボットと解析的にトラクタブルなダウンオーダー機構を用いて強調される。
支持、運動能力、ポーズの異なる条件下でのBSBは、システムのバランス能力に対する物体の質量の影響を体系的に分析する。
特に、運動量規制とバランスの制限因子の間のトレードオフ関係を特徴付け、システムのバランス能力が最大となる臨界質量と、異なる制限因子を活性化する遷移質量の2つの重要な量を導入する。
さらに, 軌道上の平衡状態を与えるための十分な条件をBSBを用いて確立し, シミュレーションや実験で異なる質量特性を持つ昇降および昇降のタスクを実証し, 安定なヒューマノイドの物体昇降制御のための全身軌道最適化における明確なしきい値制約として実装した。
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