Dynamic Motion/Force Control of Mobile Manipulators via Extended-UDE

要約

モバイルマニピュレーターは、固定ベースのマニピュレーターよりも優れたモビリティで知られており、スマート業界やハウスキーピングシナリオで有望なアプリケーションを提供します。
モバイルベースとマニピュレーターの間の動的な結合性は、モバイルマニピュレーターの力のインタラクティブタスクの課題を提示します。
ただし、現在の戦略は、このようなシナリオでのこの結合を説明できないことがよくあります。
これに対処するために、このペーパーでは、モデリングプロセスを簡素化するマニピュレーターのダイナミクスとモバイルベースの運動学のみを必要とする動的な結合統合マニピュレーターモデルを紹介します。
さらに、動的モデルを埋め込むと、モバイルマニピュレーターには、動的なマニピュレーターに拡張された不確実性と妨害推定器（UDE）が提案されています。これは、それぞれフィードフォワードおよびフィードバック制御ループに組み込まれた動的な結合項とその他のモデルの不確実性を個別に推定します。
提案されたアプローチにより、システムの応答速度が向上し、モバイルマニピュレーターの動的ロボット環境相互作用（REI）パフォーマンスが向上します。
提案されたアプローチの有効性を検証するために、壁洗浄タスクの一連のシミュレーションと実験が実施されます。
アブレーション研究は、提案されたアプローチが、モバイルベースが動的運動にあるときに動き/力追跡性能を大幅に改善することを示しています。

要約(オリジナル)

Mobile manipulators are known for their superior mobility over manipulators on fixed bases, offering promising applications in smart industry and housekeeping scenarios. The dynamic coupling nature between the mobile base and the manipulator presents challenges for force interactive tasks of the mobile manipulator. However, current strategies often fail to account for this coupling in such scenarios. To address this, this paper presents a dynamic coupling-integrated manipulator model that requires only the manipulator dynamics and the mobile base kinematics, which simplifies the modeling process. In addition, embedding the dynamic model, an extended uncertainty and disturbance estimator (UDE) is proposed for the mobile manipulator, which separately estimates the dynamic coupling terms and other unmodeled uncertainties, incorporating them into the feedforward and feedback control loops, respectively. The proposed approach increases the speed of response of the system and improves the dynamic robot-environment interaction (REI) performance of the mobile manipulator. A series of simulations and experiments of a wall-cleaning task are conducted to verify the effectiveness of the proposed approach. Ablation studies demonstrate that the proposed approach significantly improves the motion/force tracking performance when the mobile base is in dynamic motion.

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