Dynamic Programming-Based Offline Redundancy Resolution of Redundant Manipulators Along Prescribed Paths with Real-Time Adjustment

要約

冗長マニピュレーターの軌跡の従来のオフライン冗長解像度には、デカルトスペースパスの逆運動ソリューションを計算し、リアルタイム調整なしでマニピュレーターを固定パスに制約します。
オンライン冗長性解像度はパスのリアルタイム調整を実現できますが、後続のパスポイントを考慮することはできず、マニピュレーターが共同制約のためにミッドモーションを停止せざるを得なくなる可能性につながります。
これに対処するために、このペーパーでは、リアルタイム調整により、規定されたパスに沿った冗長マニピュレーターの動的プログラミングベースのオフライン冗長解像度を紹介します。
提案された方法により、マニピュレーターは、パスの通常に沿ってリアルタイム調整を実装しながら、規定のパスに沿って移動できます。
動的プログラミングを使用して、提案されたアプローチは、調整係数の変動に対してグローバルな最大を計算します。
隣接するサンプリングパスポイント間の係数の変動がこの制限を超えない限り、アルゴリズムは現在のジョイント角に基づいて次のパスポイントのジョイント角を提供し、エンドエフェクターが調整されたデカルトポーズを実現できるようにします。
この論文の主な革新は、リアルタイム調整機能を備えた従来のオフライン最適計画を強化し、オフライン計画とオンライン計画の融合を達成することにあります。

要約(オリジナル)

Traditional offline redundancy resolution of trajectories for redundant manipulators involves computing inverse kinematic solutions for Cartesian space paths, constraining the manipulator to a fixed path without real-time adjustments. Online redundancy resolution can achieve real-time adjustment of paths, but it cannot consider subsequent path points, leading to the possibility of the manipulator being forced to stop mid-motion due to joint constraints. To address this, this paper introduces a dynamic programming-based offline redundancy resolution for redundant manipulators along prescribed paths with real-time adjustment. The proposed method allows the manipulator to move along a prescribed path while implementing real-time adjustment along the normal to the path. Using Dynamic Programming, the proposed approach computes a global maximum for the variation of adjustment coefficients. As long as the coefficient variation between adjacent sampling path points does not exceed this limit, the algorithm provides the next path point’s joint angles based on the current joint angles, enabling the end-effector to achieve the adjusted Cartesian pose. The main innovation of this paper lies in augmenting traditional offline optimal planning with real-time adjustment capabilities, achieving a fusion of offline planning and online planning.

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