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This work was supported by the European Union's Horizon 2020 Research and Innovation Programs under Grant No. 779963 (EUROBENCH-FSTP2-WALKBENCH).

Análisis de autorías institucional

Castano, Juan AAutor (correspondencia)Fernandez Talavera, NoeliaAutor o CoautorRodríguez Sánchez, Maria CristinaAutor o Coautor
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Artículo

Benchmarking Dynamic Balancing Controllers for Humanoid Robots

Publicado en:Robotics. 11 (5): 114- - 2022-10-01 11(5), DOI: 10.3390/robotics11050114

Autores: Castano, Juan A; Humphreys, Joseph; Mingo Hoffman, Enrico; Fernandez Talavera, Noelia; Rodriguez Sanchez, Maria Cristina; Zhou, Chengxu

Afiliaciones

King Juan Carlos Univ, Sch Expt Sci & Technol, Dept Appl Math Sci & Mat Engn & Elect Technol, Campus Mostoles, Madrid 28933, Spain - Autor o Coautor
PAL Robot, Barcelona 08005, Spain - Autor o Coautor
Univ Leeds, Fac Engn & Phys Sci, Sch Mech Engn, Leeds LS2 9JT, W Yorkshire, England - Autor o Coautor

Resumen

This paper presents a comparison study of three control design approaches for humanoid balancing based on the Center of Mass (CoM) stabilization and body posture adjustment. The comparison was carried out under controlled circumstances allowing other researchers to replicate and compare our results with their own. The feedback control from state space design is based on simple models and provides sufficient robustness to control complex and high Degrees of Freedom (DoFs) systems, such as humanoids. The implemented strategies allow compliant behavior of the robot in reaction to impulsive or periodical disturbances, resulting in a smooth and human-like response while considering constraints. In this respect, we implemented two balancing strategies to compensate for the CoM deviation. The first one uses the robot's capture point as a stability principle and the second one uses the Force/Torque sensors at the ankles to define a CoM reference that stabilizes the robot. In addition, was implemented a third strategy based on upper body orientation to absorb external disturbances and counterbalance them. Even though the balancing strategies are implemented independently, they can be merged to further increase balancing performance. The proposed strategies were previously applied on different humanoid bipedal platforms, however, their performance could not be properly benchmarked before. With this concern, this paper focuses on benchmarking in controlled scenarios to help the community in comparing different balance techniques. The key performance indicators (KPIs) used in our comparison are the CoM deviation, the settling time, the maximum measured orientation, passive gait measure, measured ankles torques, and reconstructed Center of Pressure (CoP). The benchmarking experiments were carried out in simulations and using the facility at Istituto Italiano di Tecnologia on the REEM-C humanoid robot provided by PAL robotics inside the EU H2020 project EUROBENCH framework.

Palabras clave
Bipedal stabilizationBody balanceModel predictive controlStabilizer

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista Robotics debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia Scopus (SJR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2022, se encontraba en la posición , consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Mechanical Engineering.

Desde una perspectiva relativa, y atendiendo al indicador del impacto normalizado calculado a partir del Field Citation Ratio (FCR) de la fuente Dimensions, arroja un valor de: 1.14, lo que indica que, de manera comparada con trabajos en la misma disciplina y en el mismo año de publicación, lo ubica como trabajo citado por encima de la media. (fuente consultada: Dimensions Apr 2025)

De manera concreta y atendiendo a las diferentes agencias de indexación, el trabajo ha acumulado, hasta la fecha 2025-04-29, el siguiente número de citas:

  • WoS: 3
  • Scopus: 3
  • OpenCitations: 2
Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2025-04-29:

  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 9 (PlumX).

Con una intencionalidad más de divulgación y orientada a audiencias más generales podemos observar otras puntuaciones más globales como:

    Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

    • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.
    Análisis de liderazgo de los autores institucionales

    Este trabajo se ha realizado con colaboración internacional, concretamente con investigadores de: United Kingdom.

    Existe un liderazgo significativo ya que algunos de los autores pertenecientes a la institución aparecen como primer o último firmante, se puede apreciar en el detalle: Primer Autor (Castaño Peña, Juan Alejandro) .

    el autor responsable de establecer las labores de correspondencia ha sido Castaño Peña, Juan Alejandro.