Geometric Slosh-Free Tracking for Robotic Manipulators

要約

この研究は、ロボットマニピュレーターを使用した液体の機敏な輸送に焦点を当てています。
計算量が多く、システム/コンテナ固有の、または特異点が発生しやすい振り子モデルに依存する既存の方法とは対照的に、スロッシュのないリアルタイムの追跡手法を紹介します。
この方法では、運動学的に実現可能な関節空間コマンドを出力するために、参照軌道とロボットの運動学的制約のみが必要です。
このアプローチの基礎となる重要な要素は、本質的にスロッシュがなく微分平坦である仮想クアローターを介してエンドエフェクターの動きを模倣することにあり、それによってスロッシュのない基準方向を計算できるようになります。
カスケード接続された比例微分 (PD) コントローラーの利用を通じて、このスロッシュのないリファレンスはタスク空間加速コマンドに変換され、解決された加速制御 (RAC) に基づく二次プログラム (QP) の解決に従って、変換されます。
実現可能なジョイント構成にします。
提案されたアプローチの有効性は、7 自由度の Franka Emika Panda ロボットでのシミュレーション実験と現実世界の実験によって実証されます。
コード: https://github.com/jonarriza96/gsft ビデオ: https://youtu.be/4kitqYVS9n8

要約(オリジナル)

This work focuses on the agile transportation of liquids with robotic manipulators. In contrast to existing methods that are either computationally heavy, system/container specific or dependant on a singularity-prone pendulum model, we present a real-time slosh-free tracking technique. This method solely requires the reference trajectory and the robot’s kinematic constraints to output kinematically feasible joint space commands. The crucial element underlying this approach consists on mimicking the end-effector’s motion through a virtual quadrotor, which is inherently slosh-free and differentially flat, thereby allowing us to calculate a slosh-free reference orientation. Through the utilization of a cascaded proportional-derivative (PD) controller, this slosh-free reference is transformed into task space acceleration commands, which, following the resolution of a Quadratic Program (QP) based on Resolved Acceleration Control (RAC), are translated into a feasible joint configuration. The validity of the proposed approach is demonstrated by simulated and real-world experiments on a 7 DoF Franka Emika Panda robot. Code: https://github.com/jonarriza96/gsft Video: https://youtu.be/4kitqYVS9n8

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