Adaptive Force Controller for Contact-Rich Robotic Systems using an Unscented Kalman Filter

要約

多点接触システムでは、ロボットとその環境の間で安定した安全な相互作用を実現するために、正確な力制御が重要です。
したがって、これらのシステムに適用できる自動調整を備えたアドミタンスコントローラーを示します。
コントローラーの目的は、回転摩擦による追加のトルクを考慮しながら、各接触点のターゲット レンチ プロファイルを追跡することです。
当社のアドミタンス コントローラーは、ユーザー指定のトレーニング目標に従いながらコントローラーのゲインを調整する自動調整方法を使用することにより、オンライン操作中に適応します。
これらの目的には、レンチ プロファイルを可能な限り厳密に追跡する、制御出力が滑りを最小限に抑える力の制限内にあることを確認する、運動学的な特異点を誘発する構成を回避するなど、コントローラーの安定性を促進することが含まれます。
多肢クライミング ロボットを使用して、操作タスクと移動タスクの両方に対するハードウェア上のコントローラーの堅牢性を示します。

要約(オリジナル)

In multi-point contact systems, precise force control is crucial for achieving stable and safe interactions between robots and their environment. Thus, we demonstrate an admittance controller with auto-tuning that can be applied for these systems. The controller’s objective is to track the target wrench profiles of each contact point while considering the additional torque due to rotational friction. Our admittance controller is adaptive during online operation by using an auto-tuning method that tunes the gains of the controller while following user-specified training objectives. These objectives include facilitating controller stability, such as tracking the wrench profiles as closely as possible, ensuring control outputs are within force limits that minimize slippage, and avoiding configurations that induce kinematic singularity. We demonstrate the robustness of our controller on hardware for both manipulation and locomotion tasks using a multi-limbed climbing robot.

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