This thesis investigates the variable contact situations of rigid robot feet in legged robot locomotion. One major goal is to include the rotation around foot edges in locomotion cycles. For walking robots they are referred to as the toe roll phase and the heel roll phase. The alternation between underactuated motion phases and completely actuated motion phases is believed to contribute in a decisive manner in enabling dynamic locomotion. Dynamic locomotion comprises e.g. walking, running, hopping, standing up, and many more motion patterns characterized by variable contact with the environment. A control-theoretic approach to legged robot locomotion is presented that uses an event-based hybrid (discrete-continuous) model with underlying rigid-body assumption. Events occur whenever the ground contact situation changes; this is either when a contact resolves or when a contact is established. The continuous time dynamics that is generally different for all contact situations is allowed to switch at these contact changes. Then discontinuous collision behavior is taken into account. To obtain periodic locomotion cycles, a trajectory planning algorithm is proposed where the boundary value problem is solved that relates the initial and final configuration of the robot. The resulting periodic robot locomotion is investigated for orbital stability using Poincare map analysis of the hybrid trajectories. Finally, a hybrid control strategy is presented for balance control which makes use of the invariance control method. Throughout this thesis, the methods are demonstrated for three example robots: a compass gait robot, a monoped robot, and a gymnast robot.     «

This thesis investigates the variable contact situations of rigid robot feet in legged robot locomotion. One major goal is to include the rotation around foot edges in locomotion cycles. For walking robots they are referred to as the toe roll phase and the heel roll phase. The alternation between underactuated motion phases and completely actuated motion phases is believed to contribute in a decisive manner in enabling dynamic locomotion. Dynamic locomotion comprises e.g. walking, runn...     »

In dieser Arbeit werden die variablen, wechselnden Kontaktsituationen zwischen Boden und Füßen bei zweibeiniger Roboterfortbewegung untersucht. Schwerpunkt dabei ist die Integration von nichtvollaktuierten Kontaktarten in die Bewegung, wie das Abrollen über Ferse oder Zehen bei einer Laufbewegung. Speziell der Wechsel zwischen unteraktuierten Kontaktsituationen und vollaktuierten Kontaktsitationen prägt den Charakter dynamischer Fortbewegung. Bewegungen wie gehen, rennen, springen oder aufstehen sind nur Beispiele für Bewegungen, bei welchen das Eingehen und das Lösen von Kontakten wichtiger Bestandteil ist. In der vorliegenden Arbeit wird ein regelungstechnischer Ansatz zur Realisierung von Fortbewegung zweibeiniger Roboter vorgestellt. Basis ist ein ereignisorientiertes hybrides (diskret-kontinuierliches) Modell der Starrkörperdynamik des Roboters. Ereignisse treten auf, wenn sich die Kontaktsituation verändert, also wenn sich ein Kontakt löst oder wenn ein neuer Kontakt eingegangen wird. Die kontinuierliche dynamische Beschreibung unterscheidet sich je nach Kontaktsituation. Bei einem Kontaktartwechsel müssen außerdem Kollisionen mitberücksichtigt werden. Eine Methode zur Trajektorienplanung für periodische Fortbewegung wird vorgestellt. Dazu wird das Randwertproblem gelöst, dass den Anfangszustand der Bewegung mit dem Endzustand verknüpft. Die orbitale Stabilität der resultierenden Trajektorien wird mit Hilfe von Poincare Abbildungen untersucht. Abschließend wird ein Verfahren zur Gleichgewichtsregelung vorgestellt, basierend auf einer Modifikation der Invarianzregelung. Begleitend zur allgemeinen Darstellung werden die vorgestellten Methoden an drei Beispielrobotern illustriert: dem compass gait Roboter, einem monoped Roboter und einem Gymnastikroboter.     «

In dieser Arbeit werden die variablen, wechselnden Kontaktsituationen zwischen Boden und Füßen bei zweibeiniger Roboterfortbewegung untersucht. Schwerpunkt dabei ist die Integration von nichtvollaktuierten Kontaktarten in die Bewegung, wie das Abrollen über Ferse oder Zehen bei einer Laufbewegung. Speziell der Wechsel zwischen unteraktuierten Kontaktsituationen und vollaktuierten Kontaktsitationen prägt den Charakter dynamischer Fortbewegung. Bewegungen wie gehen, rennen, springen oder a...     »