J-PARSE: Jacobian-based Projection Algorithm for Resolving Singularities Effectively in Inverse Kinematic Control of Serial Manipulators

要約

J-Parseは、運動学的特異性の近くの連続マニピュレーターの滑らかな一次逆運動制御の方法です。
コマンドされたエンド効果速度は、タスク空間の各次元で利用可能なモビリティに応じて、コンポーネントごとに解釈されます。
まず、代替の「安全」ヤコビアンマトリックスが作成され、操作性楕円体のアスペクト比をしきい値を超えて保ちます。
その後、目的の動きは非弦楽様の方向と特異な方向に投影され、後者の投影はしきい値によって通知される因子によってスケーリングされます。
sing弦のない安全性の右逆ジャコビアンが修正コマンドに適用されます。
共同限界と衝突がない場合、これにより、低ランクのポーズへの滑らかな移行が保証され、ワー​​クスペース内のターゲットポーズの漸近安定性が保証され、外部の人々の安定性が保証されます。
J-Parseによる速度制御は、ヤコビアンの最小二乗および減衰の最小二乗反転に対してベンチマークされ、特異なターゲットポーズに到達して残る際に高い精度を示します。
マニピュレーターの利用可能なワークスペースを拡張することにより、この方法はサーボ、テレオ操作、学習のアプリケーションを見つけます。

要約(オリジナル)

J-PARSE is a method for smooth first-order inverse kinematic control of a serial manipulator near kinematic singularities. The commanded end-effector velocity is interpreted component-wise, according to the available mobility in each dimension of the task space. First, a substitute ‘Safety’ Jacobian matrix is created, keeping the aspect ratio of the manipulability ellipsoid above a threshold value. The desired motion is then projected onto non-singular and singular directions, and the latter projection scaled down by a factor informed by the threshold value. A right-inverse of the non-singular Safety Jacobian is applied to the modified command. In the absence of joint limits and collisions, this ensures smooth transition into and out of low-rank poses, guaranteeing asymptotic stability for target poses within the workspace, and stability for those outside. Velocity control with J-PARSE is benchmarked against the Least-Squares and Damped Least-Squares inversions of the Jacobian, and shows high accuracy in reaching and leaving singular target poses. By expanding the available workspace of manipulators, the method finds applications in servoing, teleoperation, and learning.

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