Intuitive Telemanipulation of Hyper-Redundant Snake Robots within Locomotion and Reorientation using Task-Priority Inverse Kinematics

要約

ヘビロボットは、曲線の経路をたどることができるため、内視鏡介入に大きな可能性をもたらします。
入力デバイスでは 6 自由度の仕様しか許可されないため、遠隔操作は超冗長性による未解決の問題です。
私たちの研究は、形状の変化を可能な限り小さく保ちながら、リーダーに従う移動と方向転換を可能にする統合遠隔操作戦略を提示することで、この問題に対処しています。
この基礎となるのは、わずか数ミリ秒で逆運動学を解決するための新しいシェイプ フィッティング アプローチです。
形状フィッティングは、エンド エフェクタの位置と方向を同時に指定しながら、フレチェ距離を使用して 2 つの曲線の類似性を最大化することによって実行されます。
遠隔操作のパフォーマンスは、14 人の参加者がシミュレートされたヘビ ロボットを制御してターゲット エリアに移動する研究で調査されました。
最終的な検証では、ターゲット領域内のピボットの向きの再調整が行われます。

要約(オリジナル)

Snake robots offer considerable potential for endoscopic interventions due to their ability to follow curvilinear paths. Telemanipulation is an open problem due to hyper-redundancy, as input devices only allow a specification of six degrees of freedom. Our work addresses this by presenting a unified telemanipulation strategy which enables follow-the-leader locomotion and reorientation keeping the shape change as small as possible. The basis for this is a novel shape-fitting approach for solving the inverse kinematics in only a few milliseconds. Shape fitting is performed by maximizing the similarity of two curves using Fr\’echet distance while simultaneously specifying the position and orientation of the end effector. Telemanipulation performance is investigated in a study in which 14 participants controlled a simulated snake robot to locomote into the target area. In a final validation, pivot reorientation within the target area is addressed.

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