Quadratic Programming-based Reference Spreading Control for Dual-Arm Robotic Manipulation with Planned Simultaneous Impacts

要約

ロボット操作における意図的な衝撃の利用をさらに可能にすることを目的として、名目上同時に衝撃を実行する任務を負っているロボットマニピュレータの追跡制御によってもたらされる課題に直接取り組む制御フレームワークが提示されます。
このフレームワークは、参照拡散制御フレームワークの拡張であり、衝撃力学と一致する、衝突前および衝突後の重複する参照が定義されます。
この研究では、そのようなリファレンスは遠隔操作ベースのアプローチから構築されます。
二次計画制御アプローチの範囲内で対応する衝撃前および衝撃後制御モードを使用することにより、高い追従性能を維持しながら、衝撃による速度誤差と制御入力のピーキングが回避されます。
新しい暫定モードを組み込むことで、環境の不確実性により計画された同時影響ではなく、計画外の単一影響が一連発生する場合の入力ピークとステップを回避することも目指しています。
この研究は特に、ロボットセットアップにおける基準拡散制御の実験的評価を初めて提示し、2 つのベースライン制御アプローチと比較して環境の不確実性に対するそのロバスト性を示しています。

要約(オリジナル)

With the aim of further enabling the exploitation of intentional impacts in robotic manipulation, a control framework is presented that directly tackles the challenges posed by tracking control of robotic manipulators that are tasked to perform nominally simultaneous impacts. This framework is an extension of the reference spreading control framework, in which overlapping ante- and post-impact references that are consistent with impact dynamics are defined. In this work, such a reference is constructed starting from a teleoperation-based approach. By using the corresponding ante- and post-impact control modes in the scope of a quadratic programming control approach, peaking of the velocity error and control inputs due to impacts is avoided while maintaining high tracking performance. With the inclusion of a novel interim mode, we aim to also avoid input peaks and steps when uncertainty in the environment causes a series of unplanned single impacts to occur rather than the planned simultaneous impact. This work in particular presents for the first time an experimental evaluation of reference spreading control on a robotic setup, showcasing its robustness against uncertainty in the environment compared to two baseline control approaches.

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