Model-based Manipulation of Deformable Objects with Non-negligible Dynamics as Shape Regulation

要約

変形可能なオブジェクトのモデルベースの操作は、オブジェクトが非常に軽量/小さいため、または非常にゆっくりと移動するように制約されているため、従来、準静的領域のオブジェクトを扱ってきました。
それどころか、ソフトロボットと変形可能な線形物体は機械的な観点からは非常に似ているにもかかわらず、ソフトロボットの研究は一般的なモデリングと制御に向けて大幅な進歩を遂げています。
この研究では、これらの最近の結果を活用して、ロボットマニピュレーターによって端の一方を掴まれる細長い変形可能な物体の完全に動的なフレームワークを開発します。
関数的ひずみパラメータ化を使用してこのシステムの動的モデルを導入し、操作の課題を調整制御問題として説明します。
これにより、完全なモデルベースの制御アーキテクチャを定義できるようになり、閉ループの安定性を解析的に証明し、定常状態を目的の操作状態に収束させるための十分な条件を提供できます。
この作品の性質は、著しく実験的なものであることを意図しています。
私たちは、提案されたアイデアの広範な実験的検証を提案します。
そのために、平面上を移動する 6 本の異なる電気ケーブルの遠位端を、空間内の所定の位置と向きに配置するという目標を任務とする 7-DoF ロボットを使用します。

要約(オリジナル)

Model-based manipulation of deformable objects has traditionally dealt with objects in the quasi-static regimes, either because they are extremely lightweight/small or constrained to move very slowly. On the contrary, soft robotic research has made considerable strides toward general modeling and control – despite soft robots and deformable linear objects being very similar from a mechanical standpoint. In this work, we leverage these recent results to develop a fully dynamic framework of slender deformable objects grasped at one of their ends by a robotic manipulator. We introduce a dynamic model of this system using functional strain parameterizations and describe the manipulation challenge as a regulation control problem. This enables us to define a fully model-based control architecture, for which we can prove analytically closed-loop stability and provide sufficient conditions for steady state convergence to the desired manipulation state. The nature of this work is intended to be markedly experimental. We propose an extensive experimental validation of the proposed ideas. For that, we use a 7-DoF robot tasked with the goal of positioning the distal end of six different electric cables, moving on a plane, in a given position and orientation in space.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google