要約
キネマティック構造がツリーである分岐ロボットなどの複雑なロボット システムをモデル化する場合、現在の手法では、分岐の部分モデルが利用可能な場合でも、構造全体を最初からモデル化する必要があることがよくあります。
この論文では、それぞれが任意の数の剛体で構成され、各分岐の以前のモデルを再利用することによって最終的な動的モデルを提供する、いくつかのサブシステムを含む分岐ロボットの動的モデリングのための体系的なモジュラー手順を提案します。
以前のアプローチとは異なり、提案された戦略は、一部のサブシステムがブラック ボックスと見なされている場合でも適用可能であり、サブシステム間の接続ポイントでひねりとレンチのみを必要とします。
モデル構成を支援するために、重みがサブシステム間のツイストとレンチの伝播をエンコードする重み付き有向グラフ表現も提案します。
グラフ相互接続行列の単純な線形演算により、システム全体のダイナミクスが提供されます。
9 つのサブシステムで構成される 38 自由度の固定ベースの分岐ロボットを使用した数値結果は、提案された形式がロボットの動的モデリングの最先端のライブラリと同じくらい正確であることを示しています。
10 個のサブシステムで構成される 39 自由度のホロノミック分岐モバイル マニピュレーターを使用した追加の結果は、最新のロボット シミュレーターに対するモデルの忠実度を示しています。
要約(オリジナル)
When modeling complex robot systems such as branched robots, whose kinematic structures are a tree, current techniques often require modeling the whole structure from scratch, even when partial models for the branches are available. This paper proposes a systematic modular procedure for the dynamic modeling of branched robots comprising several subsystems, each composed of an arbitrary number of rigid bodies, providing the final dynamic model by reusing previous models of each branch. Unlike previous approaches, the proposed strategy is applicable even if some subsystems are regarded as black boxes, requiring only twists and wrenches at the connection points between them. To help in the model composition, we also propose a weighted directed graph representation where the weights encode the propagation of twists and wrenches between the subsystems. A simple linear operation on the graph interconnection matrix provides the dynamics of the whole system. Numerical results using a 38-DoF fixed-base branched robot composed of nine subsystems show that the proposed formalism is as accurate as a state-of-the-art library for robotic dynamic modeling. Additional results using a 39-DoF holonomic branched mobile manipulator composed of ten subsystems demonstrate the fidelity of our model to a modern robotics simulator.
arxiv情報
| 著者 | Frederico Fernandes Afonso Silva,Bruno Vilhena Adorno |
| 発行日 | 2023-03-21 18:24:27+00:00 |
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