Redundancy Parameterization of the ABB YuMi Robot Arm

要約

Abb Yumiは、複雑で冗長な運動学的構造を備えた7-Dof Collaborative Robot Armです。
ユミのパス計画は、特に共同制限が考慮されているため、挑戦的です。
冗長な自由度は、ABBによってアームアングルと呼ばれる肩省エルボ​​ライスト（SEW）角度によってパラメーター化されますが、正確な定義はRobotStudioシミュレーターの外側のパス計画で知られている必要があります。
ユミに使用されるSEW角の最初の完全かつ検証された定義を提供します。
これは、4番目の関節軸の方向として選択された肩甲骨方向を備えた従来の縫い角度の定式化に従います。
私たちの定義はまた、肩の位置を指定し、参照ベクトルの選択肢と互換性があります。
SEW角を定義する以前の試みは文献に存在しますが、それは不完全であり、RobotStudioで観察された行動から逸脱しています。
私たちの定式化は一般的なSEW角のフレームワーク内に適合するため、すべてのアルゴリズム特異性のSEW角ヤコビアンおよび完全な数値条件の式も取得します。
最後に、2D検索を使用してすべてのIKソリューションを見つけるために、サブ問題分解に基づいて逆運動学（IK）ソルバーであるIK-GEOを使用して実証します。
コードの例は、公開可能なリポジトリで入手できます。

要約(オリジナル)

The ABB YuMi is a 7-DOF collaborative robot arm with a complex, redundant kinematic structure. Path planning for the YuMi is challenging, especially with joint limits considered. The redundant degree of freedom is parameterized by the Shoulder-Elbow-Wrist (SEW) angle, called the arm angle by ABB, but the exact definition must be known for path planning outside the RobotStudio simulator. We provide the first complete and validated definition of the SEW angle used for the YuMi. It follows the conventional SEW angle formulation with the shoulder-elbow direction chosen to be the direction of the fourth joint axis. Our definition also specifies the shoulder location, making it compatible with any choice of reference vector. A previous attempt to define the SEW angle exists in the literature, but it is incomplete and deviates from the behavior observed in RobotStudio. Because our formulation fits within the general SEW angle framework, we also obtain the expression for the SEW angle Jacobian and complete numerical conditions for all algorithmic singularities. Finally, we demonstrate using IK-Geo, our inverse kinematics (IK) solver based on subproblem decomposition, to find all IK solutions using 2D search. Code examples are available in a publicly accessible repository.

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