Präzise Darstellung der Robotergeometrie als Distanzfelder für ganzheitliche Manipulation

Conceitos Básicos

Eine effiziente und genaue Methode zur Darstellung der Robotergeometrie als Distanzfelder, die eine robuste Interpolation/Extrapolation für beliebige Gelenkskonfigurationen ermöglicht und die Vorteile von Kontinuität und Differenzierbarkeit bietet.

Resumo

In dieser Arbeit wird ein neuartiger Ansatz vorgestellt, um die Geometrie eines Roboters als Distanzfelder (RDF) darzustellen. Dabei wird das Prinzip der Signaldistanzfelder (SDFs) auf kinematische Ketten erweitert.
Der Schlüssel ist die Verwendung von Bernstein-Polynomen, um die SDF für jedes Roboterglied mit hoher Genauigkeit und Effizienz darzustellen, während die mathematische Kontinuität und Differenzierbarkeit der SDFs gewährleistet wird. Die Kinematikkette des Roboters wird genutzt, um die SDF-Darstellung im Gelenkraum zu erzeugen, was robuste Distanzanfragen in beliebigen Gelenkskonfigurationen ermöglicht.
Die vorgeschlagene RDF-Darstellung ist in Task- und Gelenkräumen differenzierbar und glatt, was ihre direkte Integration in Optimierungsprobleme ermöglicht. Darüber hinaus entspricht die 0-Niveaumenge des Roboters der Roboteroberfläche, die nahtlos in ganzheitliche Manipulationsaufgaben integriert werden kann.
Die Leistungsfähigkeit der RDF-Darstellung wird in Simulationen und mit 7-Achs-Franka-Emika-Robotern demonstriert, wobei sie mit Basislinien-Methoden verglichen und ihre Effektivität bei Kollisionsvermeidung und ganzheitlichen Manipulationsaufgaben gezeigt wird.

Estatísticas

Die durchschnittliche mittlere absolute Abweichung (MAE) für Methoden, die die kinematische Kette und SDFs einbeziehen, beträgt etwa 1 mm, was für Aufgaben, die den Kontakt mit der Umgebung erfordern, genau genug ist.
Die Erfolgsquote für die Dual-Arm-Hebung beträgt 77% für unser Verfahren, verglichen mit 36% für die Kugel-basierte Methode.
Die Planungszeit für eine gültige Konfiguration beträgt 0,46 ms für unser Verfahren, verglichen mit 0,98 ms für die Kugel-basierte Methode.

Citações

"Unsere Methode zeigt eine signifikante Verbesserung sowohl bei der Erfolgsquote als auch bei der Rechenzeit, was auf das genauere Robotermodell im Vergleich zur Kugel-basierten Darstellung zurückzuführen ist."

Principais Insights Extraídos De

Representing Robot Geometry as Distance Fields

by Yiming Li,Ya... às arxiv.org 03-19-2024

https://arxiv.org/pdf/2307.00533.pdf

Perguntas Mais Profundas

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