Please wait ...
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
بررسی نقش رهبران سازمانها و کاربرد هوش مصنوعی در کسب و کارها
حسین علی آبادی
چالشهای اخلاقی استفاده از هوش مصنوعی در پیشبینی رفتار مصرفکننده: مطالعه موردی در تجارت الکترونیکی
علی نادرزاده ینگجه
حکمرانی داده و هوش مصنوعی در اقتصاد دیجیتال: چالش ها، چارچوب ها و الزامات اخلاقی
علیرضا فولاد - ابوالفضل حسین زاده - علی عبدلی
نقش یادگیری عمیق در توسعه هوش مصنوعی و کاربردهای آن در صنعت، تجارت و زنجیره تأمین
آیدا مهرنیا
تحلیل مقایسهای طبقهبندهای یادگیری ماشین بر روی مجموعه داده MNIST
متین نهاوندی
بررسی فرآیند مدیریت منابع انسانی بر عملکرد کارکنان سازمان مالیاتی با میانجی رضایت شغلی و تعدیلگری تعهد شغلی (مورد مطالعه: اداره امور مالیاتی تبریز)
پریسا صدری نوبرزاده - نیما صدری نوبرزاده
Investigation of the presence of movement intention during sequential hand movements using neurophysiological analyses of EEG signals
Elnaz Eilbeigi
هوش مصنوعی و مدیریت مالی و سرمایه
محمد ملکی
Digital Technology and Supply Chain Transformation: A Qualitative and Analytical Approach
Elnaz Shakerifar
بکارگیری هوش مصنوعی در فرآیندهای استخدام: ملاحظات اخلاقی
میررضا سیدقمی - بیتا دلنواز
more
Samin Hamayesh - Version 44.7.0