Highly dynamic physical interaction for robotics: design and control of an active remote center of compliance

要約

ロボット相互作用制御は、アクティブなアプローチが選択されているか受動的なアプローチが選択されているかに応じて、低ダイナミクスまたは低柔軟性に限定されることがよくあります。
この作業では、アクティブおよびパッシブ相互作用制御の利点を組み合わせたハイブリッド制御スキームを導入します。
これを達成するために、相互作用力を直接制御するために使用できる受動的でアクティブな要素に基づく、新しいアクティブリモートコンプライアンスセンター（ARCC）の設計を提案します。
純粋にロボットベースの相互作用スキームとの動的比較のために、代理モデルを紹介します。
比較検証では、ARCCは相互作用のダイナミクスを大幅に改善し、最大31倍のモーション帯域幅の増加につながります。
ロボットコントローラーへの統合と同様に、コントロールアプローチをさらに紹介します。
最後に、PEGインホール、トップハットレールアセンブリ、次の問題などのさまざまな産業用ベンチマークでARCCを分析し、最新の問題と比較して、ダイナミックと柔軟性を強調します。
提案されたシステムは、アプリケーションが低サイクル時間を敏感な操作と組み合わせて必要とする場合に特に適しています。

要約(オリジナル)

Robot interaction control is often limited to low dynamics or low flexibility, depending on whether an active or passive approach is chosen. In this work, we introduce a hybrid control scheme that combines the advantages of active and passive interaction control. To accomplish this, we propose the design of a novel Active Remote Center of Compliance (ARCC), which is based on a passive and active element which can be used to directly control the interaction forces. We introduce surrogate models for a dynamic comparison against purely robot-based interaction schemes. In a comparative validation, ARCC drastically improves the interaction dynamics, leading to an increase in the motion bandwidth of up to 31 times. We introduce further our control approach as well as the integration in the robot controller. Finally, we analyze ARCC on different industrial benchmarks like peg-in-hole, top-hat rail assembly and contour following problems and compare it against the state of the art, to highlight the dynamic and flexibility. The proposed system is especially suited if the application requires a low cycle time combined with a sensitive manipulation.

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