Harnessing with Twisting: Single-Arm Deformable Linear Object Manipulation for Industrial Harnessing Task

要約

ワイヤーハーネス作業は、変形可能なワイヤーの複雑な力学と予測不可能な動作により、ロボットによる自動化には大きな課題が生じます。
従来の方法は、デュアル ロボット アームや触覚センシングに依存することが多く、適応性、コスト、拡張性の点で限界に直面しています。
この論文では、統合された力/トルク (F/T) センサーを備えたロボット アームを 1 つだけ使用して、ロボットのねじり動作を利用してクランプへの正確な挿入に必要なワイヤー張力を生成する、新しいシングル ロボット ワイヤー ハーネス パイプラインを紹介します。
この設計の利点により、単一のロボット アームで、狭いスペースでのワイヤの配線とクランプへの挿入に効率的に張力を加えることができます。
私たちのアプローチは 4 つの主要コンポーネントを中心に構成されています。張力追跡とワイヤ追従のためのコープマン オペレータに基づくモデル予測制御 (MPC)、ハーネス ウェイポイントのシーケンスのためのモーション プランナー、クランプ係合のための一連の挿入プリミティブ、および固定点です。
ワイヤ拘束更新の切り替えメカニズム。
産業レベルのワイヤーハーネスタスクで評価された私たちの方法は、従来のアプローチよりも優れたパフォーマンスと信頼性を実証し、単一ワイヤー構成と複数ワイヤー構成の両方を高い成功率で効率的に処理できます。

要約(オリジナル)

Wire-harnessing tasks pose great challenges to be automated by the robot due to the complex dynamics and unpredictable behavior of the deformable wire. Traditional methods, often reliant on dual-robot arms or tactile sensing, face limitations in adaptability, cost, and scalability. This paper introduces a novel single-robot wire-harnessing pipeline that leverages a robot’s twisting motion to generate necessary wire tension for precise insertion into clamps, using only one robot arm with an integrated force/torque (F/T) sensor. Benefiting from this design, the single robot arm can efficiently apply tension for wire routing and insertion into clamps in a narrow space. Our approach is structured around four principal components: a Model Predictive Control (MPC) based on the Koopman operator for tension tracking and wire following, a motion planner for sequencing harnessing waypoints, a suite of insertion primitives for clamp engagement, and a fix-point switching mechanism for wire constraint updating. Evaluated on an industrial-level wire harnessing task, our method demonstrated superior performance and reliability over conventional approaches, efficiently handling both single and multiple wire configurations with high success rates.

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