論文の概要: Anti-Gravity Walking by a Flying Humanoid Robot via Thrust-Rate Input Whole-Body Model Predictive Control
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.07544v1
- Date: Mon, 07 Sep 2026 14:27:33 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-11 23:59:46.26688
- Title: Anti-Gravity Walking by a Flying Humanoid Robot via Thrust-Rate Input Whole-Body Model Predictive Control
- Title（参考訳）: スラストレート入力全体モデル予測制御による空飛ぶヒューマノイドロボットによる対重力歩行
- Abstract要約: 反重力歩行のためのリアルタイム全身型MPCフレームワークの提案と実装を行う。
まず、スラストの時間微分、すなわちスラストレートを制御入力として、全身MPCを定式化する。
第二に、抗重力環境における自然支援力の欠如に対処する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.590519863878098
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Flying humanoids are expected to perform tasks in diverse environments, while their existing locomotion is mainly limited to aerial flight and ground walking. The capability to move in complex three-dimensional space can greatly expand their application range. For such walking motion on ceilings and similar anti-gravity environments, whole-body MPC is effective. However, the discontinuous changes in dynamic structure accompanying contact switching during walking can induce thrust spikes, resulting in control instability. Therefore, in this work, we propose and implement a real-time whole-body MPC framework for anti-gravity bipedal walking. First, we formulate whole-body MPC using the time derivative of thrust, namely thrust-rate, as the control input. This formulation guarantees continuity of the thrust trajectory during contact switching while preserving the sparse structure of the optimal control problem for fast computation. Second, we address the lack of natural support forces in anti-gravity environments. We introduce lower bounds on the foot-normal component of the contact force, and smoothly transfer them during the doublesupport phase. Finally, we implement the proposed framework and demonstrate anti-gravity walking by a flying humanoid through simulation and a hardware experiment. To the best of our knowledge, this is the first demonstration of multi-contact whole-body MPC for a transformable aerial robot and walking by a flying humanoid beyond the ground.
- Abstract（参考訳）: 空飛ぶヒューマノイドは様々な環境でタスクを実行することが期待されており、既存の移動は主に飛行と地上歩行に限られている。
複雑な3次元空間で動く能力は、その応用範囲を大きく広げることができる。
天井や同様の対重力環境での歩行運動では、全身MPCが有効である。
しかし、歩行中の接触切替に伴う動的構造の不連続な変化は、推力スパイクを誘発し、制御不安定をもたらす。
そこで本研究では, 対重力二足歩行のためのリアルタイム全体MPCフレームワークを提案し, 実装する。
まず、スラストの時間微分、すなわちスラストレートを制御入力として、全身MPCを定式化する。
この定式化は、高速な計算のために最適制御問題のスパース構造を保ちながら、接触切替時の推力軌道の連続性を保証する。
第二に、抗重力環境における自然支援力の欠如に対処する。
接触力の足部正規成分に下界を導入し, 二重支持相の間に円滑に伝達する。
最後に,提案手法を実装し,飛行ヒューマノイドによる対重力歩行のシミュレーションとハードウェア実験を行った。
私たちの知る限りでは、これはトランスフォーメーション可能な空中ロボットのためのマルチコンタクト全身型MPCの最初のデモであり、地上の空飛ぶヒューマノイドで歩く。
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