本論文では、トス・ジャグリングタスクの無限ホライズン問題を、連続する短期ホライズンの軌道最適化問題に分解する新しい手法を提案している。特に、このダイナミックな操作タスクにとって重要な制約を特定し、定式化している。
まず、ジャグリングの定義と理論的背景を説明する。ジャグリングは投げる(スロー)タスクと捕まえる(キャッチ)タスクから成り、これらのサブタスクが相互に影響し合うため、非常に難しい問題となる。
次に、タスク空間での軌道最適化問題を定式化する。投げるタスクでは、ボールの離陸位置と速度を目標値に合わせる制約を課し、捕まえるタスクでは、ボールの着地位置を手の位置に一致させる制約を課す。これらの制約に加えて、離陸直後と着地直前の短い区間で、手とボールの相対運動を制限する追加の制約を導入している。
さらに、ロボットの関節空間での軌道最適化問題を定式化する。タスク空間の制約を関節空間に変換し、逆運動学と順運動学を組み合わせて実装している。
最後に、シミュレーションと実機実験を通じて、提案手法の有効性を検証している。理論的な上限まで安定したジャグリングを実現し、外乱に対する頑健性も確認している。また、軌道追従制御手法の比較実験から、逆動力学制御の有効性を示している。
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by Kai Ploeger,... om arxiv.org 04-08-2024
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