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
Multifunctional Coatings for Biomedical Alloys: Biocompatibility and Antibacterial Activity of Hydroxyapatite with YSZ and Silver on Nitinol
Mehdi HOSSEINI - Mehdi MOZAMMEL - Milad HOSSEINI - Jafar HKALIL-ALLAFI
کاربرد هوش مصنوعی در بازاریابی دیجیتال: تحلیل انگیزههای کاربران برای تقویت برندسازی در رسانههای اجتماعی
پریسا جعفری - سیروس فخیمی آذر - سلیمان ایرانزاده - حسین بوداقی خواجه نوبر
بررسی و مقایسه روشهای تشخیص جوامع در شبکههای اجتماعی با همافزایی الگوریتمهای تکاملی و یادگیری ماشین
زهرا انیسی نسب - محمد مصلح
تأثیر هوش مصنوعی بر طراحی ارگونومیک محیط کار: بررسی الگوریتمهای یادگیری ماشین و ایمنی تولید فولاد
معراج جلیلی - پوریا علیمرادی - فرید نصیریان
تأثیر حسابرسی صورتهای مالی بر بهبود عملکرد مدیران
ربابه جعفری آغویه - محمدرضا عباسی استمال
طراحی بهینهی پلاکهای ارتوپدی برای ترمیم شکستگی ساب تروکانتریک استخوان ران بر پایهی مدلسازی آماری و روشهای یادگیری ماشین
ماجده رضائی - مسعود شریعت پناهی - مراد کریم پور - هادی قطان کاشانی
A Combined Time-Frequency and Common Spatial-Spectral Pattern Approach for EEG-Based Motor Imagery Classification
Reza Nejati - Hamed Danandeh Hesar
بررسی سفته و سفته الکترونیکی از دیدگاه حقوقی تجارت الکترونیک
دانیال کریم زاده - صالح ترابی گودرزی
Detecting MDD based on EEG signals: Frontal or Temporal Region
Ali Zeraatkar - Amirreza Ahmadi - Saeed Yarmohammdi - Reza Rostami
Finite Element Analysis of Mechanical Stability in Hip Joint Implants: A Comparative Study of Ti-6Al-4V and Ti-13Nb-13Zr Alloys
Mohammad Amin Parsaei Tashi - Mohammad Hagh Panahi
more
Samin Hamayesh - Version 42.4.6