UDE搭載の移動ロボットマニピュレータの動的運動/力制御

Core Concepts

移動ロボットマニピュレータの動的カップリング効果をモデル化し、UDEベースの動的運動/力制御手法を提案することで、動的カップリングや未知の外乱に対する高い抑制性能を実現する。

Abstract

本論文では、移動ロボットマニピュレータの動的カップリング効果をマニピュレータダイナミクスにモデル化し、UDEベースの動的運動/力制御手法を提案している。
まず、移動ベースの運動学情報を組み込んだマニピュレータの新しい動的モデルを開発した。このモデルは、マニピュレータダイナミクスと移動ベースの運動学情報のみを必要とし、複雑なモデリングプロセスを回避できる。
次に、提案したモデルに基づいて、UDEベースの動的運動/力制御手法を開発した。このコントローラは、フィードフォワード項でダイナミックカップリング効果を補償し、UDEでその他の未知の外乱を推定・補償する。安定性解析により、提案手法の安定性と所望のインピーダンス特性の達成が保証される。
シミュレーションと実験結果により、提案したモデルの精度、提案制御手法の運動/力追従性能、ならびにダイナミックカップリング効果に対する抑制性能が実証された。特に、提案手法は大きな移動ベース運動に対しても優れた性能を発揮することが示された。

Stats

移動ベースの横方向位置ηの変化は最大約0.2mに達した。
エンドエフェクタの位置誤差は最大約0.01mおよび0.01radであった。
力追従誤差のRMSEは提案手法(C1)が5.3426N、従来手法(C3)が8.3417Nであり、35.95%の改善が得られた。

Quotes

"移動ベースの運動変化に伴う動的カップリング効果を補償し、未知の外乱に対する抑制性能を向上させるため、UDEベースの動的運動/力制御手法を提案する。"
"提案したモデルとコントローラにより、移動ロボットマニピュレータのダイナミックな運動/力追従性能が大幅に改善された。"

Key Insights Distilled From

UDE-based Dynamic Motion Force Control of Mobile Manipulators

by Songqun Gao,... at arxiv.org 04-02-2024

https://arxiv.org/pdf/2404.00443.pdf

Deeper Inquiries

移動ロボットマニピュレータの動的カップリング効果をより正確にモデル化するためには、どのようなアプローチが考えられるか。

移動ロボットマニピュレータの動的カップリング効果をより正確にモデル化するためには、まず、基本的な物理法則に基づいた数学モデルを構築することが重要です。このモデルは、移動ベースとマニピュレータの間の動的相互作用を包括的に捉える必要があります。さらに、システムの非線形性や不確実性を考慮し、適切な制御理論や手法を導入することが重要です。例えば、不確実性や外乱を補償するための不確実性および摂動推定器（UDE）を組み込むことで、モデルの精度を向上させることが考えられます。さらに、実際の環境での実験データを活用してモデルを調整し、現実世界での動的カップリング効果をより正確に反映することも重要です。