سامانه همایش‌ها TSTA | ثبت‌نام و ارسال مقاله کنفرانس‌ها و کنگره‌های ملی

صفحه اصلی / 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

نویسندگان :

Mahdi Alipoor¹ Masoud Yousefi² Farzam Farahmand³

1- دانشگاه صنعتی شریف 2- دانشگاه صنعتی شریف 3- دانشگاه صنعتی شریف

کلمات کلیدی :

Trajectory optimization،bipedal locomotion،kinematic synergy،Non-Negative Matrix Factorization (NNMF)،optimal control

چکیده :

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.

لیست مقالات

لیست مقالات بایگانی شده

مدل های نوین بودجه ریزی عملیاتی و نقش آنها در بهبود عملکرد مالی بانک ها

بهارک یادگار جمشیدی - مبینا مولایی

بررسی تاثیر اندازه شرکت بر رابطه حاکمیت شرکتی خوب و عملکرد شرکت

یعقوب اقدم مزرعه - اشرف عارف نژاد

The role of data analysis and financial engineering in managing industrial projects with a circular economy approach

Mohammad Reza Taheri Oshtobin - Seyed Ali Ghamiloei

Engineering pH-Responsive Hybrid Hydrogels via Inverse Suspension Polymerization for Novel Drug Delivery Systems

Borhan Oghbaei Bonab - Mohammad Ashraf - Sahar Enayati - Alireza Mahjub

Recovery of Hand Motor Function in Children with ‎Hemiparetic Cerebral Palsy using an Interactive ‎Computer Game Combined with Mechanoreceptor ‎Stimulation: A Pilot Study

Mobina Ramezani - Shahed Salehzehi - Parisa Hosseini - Zahra Alizadeh Sarborj - Ghazal Mohammadzadeh - Hamid Reza Kobravi - Narges Hashemi - Mehran Beiraghi Toosi - Javad Akhondian

هوش مصنوعی در ارزیابی عملکرد کارکنان دولت: چالش‌ها، فرصت‌ها و پیامدهای اخلاقی

حسین بوداقی خواجهءنوبر - بهارک یادگار جمشیدی

بررسی تأثیر اطلاعات محیطی شرکت و ریسک عدم بازپرداخت بدهی‌ها بر ریسک سقوط قیمت سهام با توجه به نقش تعدیلگر بحران کم‌آبی

زهره حاجیها - شهرام کامکار

Stem cell engineering in tissue repair: A Review of Therapeutic Perspectives

Farnaz Mozayani - Mohammadbagher Kargar

مدل چندمعیاره پیشنهادگر هوشمند برای بهبود عملکرد ناوگان حمل ونقل

سهیل میرزازاده - مرضیه محمدپور

استقرار حاکمیت شرکتی در هوش مصنوعی در جهت منافع عمومی

رعنا شهدآور - الهام رضا پور - وحید حسین زاده قویدل - آیسان صدقی

بیشتر