Entanglement Definitions for Tethered Robots: Exploration and Analysis

要約

この記事では、テザーロボットのテザーのもつれの問題について考察します。
水中構造物のメンテナンス、空中検査、地下探査などの多くの用途では、スタンドアロン (つまり、つながれていない) ロボットの代わりに、つながれたロボットがよく使用されます。
ただし、テザーの存在により、テザーが環境内に存在する障害物やそれ自体に絡まるリスクも生じます。
このような状況を回避するために、テザーロボットの動作計画問題で非もつれ制約を考慮することができます。
この制約は、回避する必要がある一連の特定のテザー構成として、または最小限に抑えることができる「もつれのレベル」の定量的な尺度として表すことができます。
しかし、文献には一般に受け入れられているエンタングルメントの定義が存在せず、既存の定義は限定的かつ部分的です。
つまり、既存のもつれの定義では、張ったテザーが障害物または別のテザーと接触するか、テザーが障害物の周囲を完全に一周する必要があります。
実際には、これは、既存の定義がテザーもつれのすべてのインスタンスを効果的にカバーしていないことを意味します。
この記事の目的は、このギャップを埋めて、既存の定義と合わせて、さまざまな状況で繋がれたロボットのもつれ状態を認定するために効果的に使用できるもつれの新しい定義を提供することです。
新しい定義は主にテザーロボットシステムの動作計画に応用され、より安全で堅牢な絡みのない軌道を取得するために使用できます。
この記事では、エンタングルメントの定義の提示と分析のみに焦点を当てます。
定義を動作計画問題に適用することは、将来の作業に残されています。

要約(オリジナル)

In this article we consider the problem of tether entanglement for tethered robots. In many applications, such as maintenance of underwater structures, aerial inspection, and underground exploration, tethered robots are often used in place of standalone (i.e., untethered) ones. However, the presence of a tether also introduces the risk for it to get entangled with obstacles present in the environment or with itself. To avoid these situations, a non-entanglement constraint can be considered in the motion planning problem for tethered robots. This constraint can be expressed either as a set of specific tether configurations that must be avoided, or as a quantitative measure of a `level of entanglement’ that can be minimized. However, the literature lacks a generally accepted definition of entanglement, with existing definitions being limited and partial. Namely, the existing entanglement definitions either require a taut tether to come into contact with an obstacle or with another tether, or they require for the tether to do a full loop around an obstacle. In practice, this means that the existing definitions do not effectively cover all instances of tether entanglement. Our goal in this article is to bridge this gap and provide new definitions of entanglement, which, together with the existing ones, can be effectively used to qualify the entanglement state of a tethered robot in diverse situations. The new definitions find application mainly in motion planning for tethered robot systems, where they can be used to obtain more safe and robust entanglement-free trajectories. The present article focuses exclusively on the presentation and analysis of the entanglement definitions. The application of the definitions to the motion planning problem is left for future work.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google