核心概念
Durch eine zweistufige Optimierung der Roboterstellung und der Seilspannungen kann ReachBot robuste Manipulationsaufgaben in ungewissen Umgebungen und bei stochastischen Ausfallszenarien ausführen.
摘要
Der Artikel präsentiert eine Methode zur Manipulationsplanung für den ReachBot, einen vorgeschlagenen Roboterprototyp mit ausfahrbaren Auslegerarmen für die Mobilität in herausfordernden Umgebungen wie Marskrater. Die Planung besteht aus zwei Teilen:
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Der Stellungsplaner verwendet ein gemischt-ganzzahliges konvexes Programm, um die optimale Positionierung der Auslegerarme zu bestimmen. Dabei wird die Robustheit gegen Unsicherheiten in der Aufgabenstellung und stochastische Ausfallszenarien maximiert.
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Der Spannungsplaner verwendet ein konvexes Programm, um die Spannungen in den Auslegerarmen so zu bestimmen, dass die gewünschte Aufgabenkraft unter Berücksichtigung der erwarteten Greifkraftverteilung sicher ausgeführt werden kann.
Die Experimente zeigen, dass diese Methoden die Größe des Manipulationsarbeitsraums deutlich erhöhen und eine hohe Zuverlässigkeit bei der Ausführung von Manipulationsaufgaben unter Unsicherheit und Störungen gewährleisten. Die Planung ist auch auf ähnliche kabelgesteuerte Roboterarchitekturen übertragbar.
統計資料
Die Stellungsplanung findet in 2-30 Sekunden eine Lösung, je nach Problemgröße.
Die Spannungsplanung findet in etwa 1 Millisekunde eine Lösung.
Die optimierte Stellung vergrößert den Manipulationsarbeitsraum eines kabelgesteuerten Roboters von 151 m³ auf 829 m³ und eines armgesteuerten Roboters von 710 m³ auf 1309 m³.
Bei 1000 zufälligen Testaufgaben in 10 Umgebungen zeigt die optimierte Planung eine deutlich höhere Erfolgsquote als eine naive Planung, sowohl bei geometrischer Machbarkeit als auch bei Vermeidung von Greifversagen.
引述
"Durch eine zweistufige Optimierung der Roboterstellung und der Seilspannungen kann ReachBot robuste Manipulationsaufgaben in ungewissen Umgebungen und bei stochastischen Ausfallszenarien ausführen."
"Die optimierte Stellung vergrößert den Manipulationsarbeitsraum eines kabelgesteuerten Roboters von 151 m³ auf 829 m³ und eines armgesteuerten Roboters von 710 m³ auf 1309 m³."