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
A Novel AR-Based Kalman Filtering Framework for ECG Enhancement
Hamed Danandeh Hesar
Silver Nanodisc Metasurface As Geometrical Tunable Absorber for Tailored Thermal Emission
Leila Ghasemzadeh - Sajjad Mortazavi - Karim Abbasian
یشبینی فرار مالیاتی مؤدیان حقوقی با تاکید بر مولفههای اقتصادی، مؤدیان و حسابرسان مالیاتی؛ با تکیه بر هوش مصنوعی
حسین بوذری
راهکارهای عملی برای اجرای موفق پروژههای هوش مصنوعی در ایران
ملینا عبدلی
Diagnosis of Multiple Sclerosis Using Recurrence Plot of EEG
Neda Baghestani - Amin Janghorbani
طراحی و توسعه دستیار هوشمند مشاوره پزشکان در دانشگاه علوم پزشکی همدان
حبیب اله تحسینی - جواد کشوری کامران
Phase-Amplitude Coupling Reflects Functional Cortical Engagement During Dynamic and Static Motor Tasks
Seyed Saman Sajadi - Ahmad Reza Keihani - Fateme Karbasi - Mohammad Amin Fathollahi - Shahriar Nafissi - Erfan Azizi - Amir Homayoun Jafari
نقش هوش مصنوعی در چابکی زنجیره تامین بر اساس دیدگاه زنجیره تامین بشردوستانه
اسماعیل محبی کندسری
تاثیر ارزش های مشترک بر تبلیغات شفاهی، رضایت، اعتماد و تعهد (مطالعه ای در میان موسسات حسابداری استان زنجان)
صالح حسین نژاد آژیری - مجید پابرجای زنجانی - افسانه ملاجوادی
سامانه هوشمند مبتنی بر بینایی ماشین برای تشخیص افتادن سالمندان: رویکردی ایمن، دقیق و سریع
سیدحسن نوری - هدی محمدزاده
more
Samin Hamayesh - Version 42.5.2