PACC: A Passive-Arm Approach for High-Payload Collaborative Carrying with Quadruped Robots Using Model Predictive Control

本文介绍了使用具有内在阻抗的被动臂结构来实现四足机器人的机器人-机器人和人机协作搬运的概念。该概念旨在用于领导者-追随者任务，采用极简主义方法，专注于利用机器人的有效载荷能力和减少能量消耗，而不影响机器人的运动能力。我们介绍了一个初步的臂部机械设计，并描述了如何利用其关节位移来引导机器人的运动。为了控制机器人的运动，我们提出了一个分散的模型预测控制器，该控制器包括臂部动力学的近似和协作搬运的外部力估计。我们通过在类似楼梯的障碍和崎岖地形上进行机器人-机器人和人机协作搬运来实验验证整个系统。

解决问题：论文提出了使用四足机器人的固有阻抗被动臂结构进行机器人-机器人和人机协作搬运的概念。论文试图解决的问题是如何在保证机器人运动能力的前提下，利用机器人的载荷能力和降低能耗，实现领导者-跟随者任务。

关键思路：论文的关键思路是设计一个被动臂机械结构，并利用其关节位移来指导机器人的运动，同时提出了一种基于分布式模型预测控制器的方法来控制机器人的运动，该方法考虑了被动臂动力学的影响和协作搬运的外部力估计。相比当前领域的研究，该论文的思路主要集中在利用被动臂结构来实现协作搬运任务，同时降低机器人的能耗。

其他亮点：论文通过在类似楼梯障碍和崎岖地形上进行机器人-机器人和人机协作搬运的实验，验证了整个系统的有效性。此外，论文还提供了详细的机械设计和控制算法，并将其代码开源。该论文值得关注的地方在于其简洁的设计思路和实验结果的可重复性，同时也为类似任务提供了一种新的解决方案。

相关研究：最近的相关研究包括利用机器人协作完成搬运任务的研究，以及探索被动结构在机器人运动中的应用的研究。例如，M. R. Dogar和S. S. Srinivasa在2012年的论文“ A Framework for Manipulation Planning with Passive Dynamic Constraints”中探讨了被动动力学约束在机器人操作中的应用。