Visual Servoing Based on 3D Features: Design and Implementation for Robotic Insertion Tasks

要約

この論文では、挿入タスク スキルのための機能ベースの Visual Servoing (VS) 方法を提案します。
ロボットのエンドエフェクターに取り付けられたカメラは、シリンダー (穴) に対する姿勢を提供するため、非接触かつ損傷のない穴の探索が可能になり、ロボットの運動学によって姿勢が計算されるときに生じる不確実性を回避できます。
穴の主軸上に位置する 2 つの点と、フランジの基準フレームを定義する 3 つの相互に直交する平面が、それぞれ穴とフランジの姿勢に関連付けられます。
提案された VS は、ロボットのフランジを穴の方向に合わせて 2 点と 3 つの平面の間の距離をゼロにします。
実際にヤコビアンを計算するのが難しい従来の VS と比較して、提案されたフィーチャーベースでは、測定されたホール姿勢から簡単に計算されるヤコビアンを使用します。
さらに、機能ベースの VS 設計では、ロボットの最大デカルト速度が考慮されます。
VS 手法は産業用ロボットに実装されており、実験結果はその有用性を裏付けています。

要約(オリジナル)

This paper proposes a feature-based Visual Servoing (VS) method for insertion task skills. A camera mounted on the robot’s end-effector provides the pose relative to a cylinder (hole), allowing a contact-free and damage-free search of the hole and avoiding uncertainties emerging when the pose is computed via robot kinematics. Two points located on the hole’s principal axis and three mutually orthogonal planes defining the flange’s reference frame are associated with the pose of the hole and the flange, respectively. The proposed VS drives to zero the distance between the two points and the three planes aligning the robot’s flange with the hole’s direction. Compared with conventional VS where the Jacobian is difficult to compute in practice, the proposed featured-based uses a Jacobian easily calculated from the measured hole pose. Furthermore, the feature-based VS design considers the robot’s maximum cartesian velocity. The VS method is implemented in an industrial robot and the experimental results support its usefulness.

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