不確実性下におけるマニピュレータのリアルタイム安全動作計画と制御
Can't Touch This: Real-Time, Safe Motion Planning and Control for Manipulators Under Uncertainty
不確実なダイナミクスに対応しつつ、衝突回避と関節限界を守る安全な軌道をリアルタイムで生成するARMOURを提案し、シミュレーションと実機で有効性を示した。
著者: Jonathan Michaux, Patrick Holmes, Bohao Zhang, Che Chen, Baiyue Wang, Shrey Sahgal, Tiancheng Zhang, Sidhartha Dey, Shreyas Kousik, Ram Vasudevan
分類: cs.RO, cs.SY, eess.SY, math.OC
原文アブストラクト
Ensuring safe, real-time motion planning in arbitrary environments requires a robotic manipulator to avoid collisions, obey joint limits, and account for uncertainties in the mass and inertia of objects and the robot itself. This paper proposes Autonomous Robust Manipulation via Optimization with Uncertainty-aware Reachability (ARMOUR), a provably-safe, receding-horizon trajectory planner and tracking controller framework for robotic manipulators to address these challenges. ARMOUR first constructs a robust controller that tracks desired trajectories with bounded error despite uncertain dynamics. ARMOUR then uses a novel recursive Newton-Euler method to compute all inputs required to track any trajectory within a continuum of desired trajectories. Finally, ARMOUR over-approximates the swept volume of the manipulator; this enables one to formulate an optimization problem that can be solved in real-time to synthesize provably-safe motions. This paper compares ARMOUR to state of the art methods on a set of challenging manipulation examples in simulation and demonstrates its ability to ensure safety on real hardware in the presence of model uncertainty without sacrificing performance. Project page: https://roahmlab.github.io/armour/.
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