可変インピーダンス制御のための安全なオンラインゲイン最適化
Safe Online Gain Optimization for Variable Impedance Control
インピーダンス制御のダイナミクスを制御アフィン系として再定式化し、オンラインで収集した力情報から最適なインピーダンスゲインをリアルタイムに求める最適化手法を提案。安全制約を組み込み、3つのマニピュレーションタスクで有効性を実証した。
著者: Changhao Wang, Zhian Kuang, Xiang Zhang, Masayoshi Tomizuka
分類: cs.RO, cs.SY, eess.SY
原文アブストラクト
Smooth behaviors are preferable for many contact-rich manipulation tasks. Impedance control arises as an effective way to regulate robot movements by mimicking a mass-spring-damping system. Consequently, the robot behavior can be determined by the impedance gains. However, tuning the impedance gains for different tasks is tricky, especially for unstructured environments. Moreover, online adapting the optimal gains to meet the time-varying performance index is even more challenging. In this paper, we present Safe Online Gain Optimization for Variable Impedance Control (Safe OnGO-VIC). By reformulating the dynamics of impedance control as a control-affine system, in which the impedance gains are the inputs, we provide a novel perspective to understand variable impedance control. Additionally, we innovatively formulate an optimization problem with online collected force information to obtain the optimal impedance gains in real-time. Safety constraints are also embedded in the proposed framework to avoid unwanted collisions. We experimentally validated the proposed algorithm on three manipulation tasks. Comparison results with a constant gain baseline and an adaptive control method prove that the proposed algorithm is effective and generalizable to different scenarios.
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