Aggregating Single-wheeled Mobile Robots for Omnidirectional Movements

要約

この論文では、協調的な物体輸送のための全方向移動を実現するために自己再構成できる新しいモジュール式ロボット システムを紹介します。
各ロボットモジュールには、ナビゲーション用の操縦可能なオムニホイールが装備されており、安定したドッキングのために各角に永久磁石が取り付けられた通常のアイコサイトトラゴンの形状をしています。
複数のモジュールを集約して対象物体を保持できる構造物を形成した後、すべての車輪の進行方向の分布を計算する最適化ベースの手法を開発しました。これにより、構造物の効率的な全方向移動が可能になります。
シミュレーションと実験の両方でプロトタイプのシステムに階層コントローラーを実装することにより、複数のナビゲーションおよび協調的な物体輸送設定における個々のモジュールおよび 6 つのモジュールからなるチームの軌道追跡パフォーマンスを検証しました。
結果は、提案したシステムが安定したケージ形成を維持し、スムーズな輸送を達成できることを示しており、ハードウェアおよび移動設計の有効性を示しています。

要約(オリジナル)

This paper presents a novel modular robot system that can self-reconfigure to achieve omnidirectional movements for collaborative object transportation. Each robotic module is equipped with a steerable omni-wheel for navigation and is shaped as a regular icositetragon with a permanent magnet installed on each corner for stable docking. After aggregating multiple modules and forming a structure that can cage a target object, we have developed an optimization-based method to compute the distribution of all wheels’ heading directions, which enables efficient omnidirectional movements of the structure. By implementing a hierarchical controller on our prototyped system in both simulation and experiment, we validated the trajectory tracking performance of an individual module and a team of six modules in multiple navigation and collaborative object transportation settings. The results demonstrate that the proposed system can maintain a stable caging formation and achieve smooth transportation, indicating the effectiveness of our hardware and locomotion designs.

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