Safe Force/Position Tracking Control via Control Barrier Functions for Floating Base Mobile Manipulator Systems

要約

この論文では、平面と柔軟に接触する自由浮遊移動式マニピュレータ システム (MMS) 用に設計された安全な力/位置追跡制御戦略を紹介します。
この戦略は、コントロール バリア機能 (CBF) を独自に統合して、運用上の制限と安全上の懸念を管理します。
これは、マニピュレータの関節制限、システムの速度制約、システム固有の動的不確実性など、運動学的および動的レベルにおける安全上重要な側面に効果的に対処します。
提案された戦略は、MMS 動的モデルの不確実性、外乱、または接触剛性モデルの変動に対して堅牢なままです。
提案された制御方法は計算需要が低いため、オンボード コンピューティング システムへの実装が容易であり、リアルタイム操作が保証されます。
シミュレーション結果は、強化されたシステムのパフォーマンスと安全性を反映して、戦略の有効性を検証します。

要約(オリジナル)

This paper introduces a safe force/position tracking control strategy designed for Free-Floating Mobile Manipulator Systems (MMSs) engaging in compliant contact with planar surfaces. The strategy uniquely integrates the Control Barrier Function (CBF) to manage operational limitations and safety concerns. It effectively addresses safety-critical aspects in the kinematic as well as dynamic level, such as manipulator joint limits, system velocity constraints, and inherent system dynamic uncertainties. The proposed strategy remains robust to the uncertainties of the MMS dynamic model, external disturbances, or variations in the contact stiffness model. The proposed control method has low computational demand ensures easy implementation on onboard computing systems, endorsing real-time operations. Simulation results verify the strategy’s efficacy, reflecting enhanced system performance and safety.

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