要約
ロボットマニピュレータにおける動的障害物の回避と基準追跡のための柔軟なアクティブセーフティモーション(FASM)制御アプローチを提案した。
提案された手法の際立った特徴は、制御バリア関数 (CBF) を利用して、動的に最適化された減衰率を備えた柔軟な CBF ガイド付き安全基準 (CBFSC) を設計することで、動的環境におけるロボットマニピュレーターに柔軟性とアクティブセーフティを提供することにあります。
まず、離散時間 CBF を使用して、ロボット マニピュレーター用の動的減衰率を備えた新しい柔軟な CBFSC を定式化します。
その後、モデル予測制御 (MPC) の考え方が適用され、柔軟な CBFSC が安全制約として後退地平線最適化問題に統合されます。
重要なのは、設計された CBFSC の減衰率が最適化問題の決定変数として組み込まれ、障害物回避プロセス中の柔軟性の動的な強化が容易になることです。
特に、ペナルティ項を統合した新しいコスト関数は、CBFSC の安全マージンを動的に調整するように設計されています。
最後に、提案されたアプローチの有効性を検証するために、Universal Robots 5 (UR5) マニピュレーターを使用してさまざまなシナリオで実験が行われます。
要約(オリジナル)
A flexible active safety motion (FASM) control approach is proposed for the avoidance of dynamic obstacles and the reference tracking in robot manipulators. The distinctive feature of the proposed method lies in its utilization of control barrier functions (CBF) to design flexible CBF-guided safety criteria (CBFSC) with dynamically optimized decay rates, thereby offering flexibility and active safety for robot manipulators in dynamic environments. First, discrete-time CBFs are employed to formulate the novel flexible CBFSC with dynamic decay rates for robot manipulators. Following that, the model predictive control (MPC) philosophy is applied, integrating flexible CBFSC as safety constraints into the receding-horizon optimization problem. Significantly, the decay rates of the designed CBFSC are incorporated as decision variables in the optimization problem, facilitating the dynamic enhancement of flexibility during the obstacle avoidance process. In particular, a novel cost function that integrates a penalty term is designed to dynamically adjust the safety margins of the CBFSC. Finally, experiments are conducted in various scenarios using a Universal Robots 5 (UR5) manipulator to validate the effectiveness of the proposed approach.
arxiv情報
| 著者 | Jinhao Liu,Jun Yang,Jianliang Mao,Tianqi Zhu,Qihang Xie,Yimeng Li,Xiangyu Wang,Shihua Li |
| 発行日 | 2024-05-20 23:12:55+00:00 |
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