0% Complete
فارسی
Home
/
سی و دومین کنفرانس ملی و دهمین کنفرانس بین المللی مهندسی زیست پزشکی ایران
Optimal Control and Emergence of Kinematic Synergies in Underactuated Biped Locomotion
Authors :
Mahdi Alipoor
1
Masoud Yousefi
2
Farzam Farahmand
3
1- دانشگاه صنعتی شریف
2- دانشگاه صنعتی شریف
3- دانشگاه صنعتی شریف
Keywords :
Trajectory optimization،bipedal locomotion،kinematic synergy،Non-Negative Matrix Factorization (NNMF)،optimal control
Abstract :
This study examines the relationship between cost function selection in trajectory optimization and the resulting joint coordination patterns in a planar five-link biped model. The model represents a simplified humanoid with two legs and a torso connected by revolute joints, and a pointed foot that makes the system underactuated. Four cost functions—sum of squared joint torques, sum of squared hip–knee torques, sum of squared joint powers, and squared head acceleration—were optimized using direct collocation combined with a global search strategy in the OptimTraj framework. The resulting optimal kinematics were analyzed using Non-Negative Matrix Factorization (NNMF) to extract kinematic synergies and evaluate coordination through the Variance Accounted For (VAF). Results indicate that the power-squared and head acceleration-squared cost functions produced two synergies, achieving global VAF values of 94% and 88%, respectively, while the torque squared and hip–knee torque-squared cost functions required three. Across all cost functions, the torso joint exhibited the lowest local VAF, likely due to its periodic motion, which could not be coupled with the motions of other joints using NNMF. The power-squared cost function demonstrated the highest coordination (global VAF 94% and local VAF 85%), suggesting that energy-based optimization encourages the emergence of more coherent synergy structures. These findings highlight both the influence of optimization objectives on coordination and the need for nonlinear approaches to more accurately model joint synergies in underactuated locomotion.
Papers List
List of archived papers
پردازش پیشرفته تصاویر برای شناسایی نوع سلول خونی: قطعهبندی، استخراج ویژگی و مدل گراف بر پایه نمونه گیری و تجمیع
حوریا خرمکی - سید مهدی صالحی - مهدیه قاسمی
In silico Evaluation of a High-Porosity Titanium Scaffold in a Bioreactor for Bone Tissue Engineering Applications: A Fluid Transport Study
Elnaz Khorasani - Setareh Garazhian - Bahman Vahidi
تحلیل رابطهی مولفههای هوش هیجانی و عملکرد ریاضی در دانشآموزان تیزهوش
سید محمد امین خاتمی
پلی از شبیهسازی به عمل: انقلاب بومی هوش مصنوعی در آموزش ایران
مهتاب کرمیانی - سیران معروفی
تاثیر عدم تقارن اطلاعاتی بر ارتباط بین متنوع سازی شرکتی و مالی سازی شرکت
احمد محمدی - سعید سودی - سونیا کیوان بد
Modifying the electricity consumption pattern by designing an intelligent machine learning model with the XG Boost algorithm
Raha Pakzad
ارتباط بین کیفیت حسابرسی و مالی سازی شرکت
محمد ملکی
Multi-Level Driver Fatigue Detection Using EEG Signals with CNN–LSTM Models in a Compressed Sensing Framework
Sobhan Sheykhivand - Nastaran Khaleghi
شیوه های حسابداری مدیریت استراتژیک: بررسی ادبیات و فرصتی برای تحقیقات آینده
رعنا شهداور - موسی ابراهیم زاده - فاطمه خانی پور
انتخاب و ترکیب خودکار وظیفه در یادگیری چند وظیفهای
امیر خاکپور
more
Samin Hamayesh - Version 42.5.2