前処理ベースの運動力学プランニングによるロボットマニピュレータでの飛翔体迎撃
Preprocessing-based Kinodynamic Motion Planning Framework for Intercepting Projectiles using a Robot Manipulator
ロボットアームで飛んでくる物体を迎撃するため、滑らかな軌道をオフラインで前処理し、オンラインでリアルタイムに衝突回避しながら迎撃する運動力学プランニング手法を提案し、実機で78%の成功率を達成した。
著者: Ramkumar Natarajan, Hanlan Yang, Qintong Xie, Yash Oza, Manash Pratim Das, Fahad Islam, Muhammad Suhail Saleem, Howie Choset, Maxim Likhachev
分類: cs.RO
原文アブストラクト
We are interested in studying sports with robots and starting with the problem of intercepting a projectile moving toward a robot manipulator equipped with a shield. To successfully perform this task, the robot needs to (i) detect the incoming projectile, (ii) predict the projectile's future motion, (iii) plan a minimum-time rapid trajectory that can evade obstacles and intercept the projectile, and (iv) execute the planned trajectory. These four steps must be performed under the manipulator's dynamic limits and extreme time constraints (<350ms in our setting) to successfully intercept the projectile. In addition, we want these trajectories to be smooth to reduce the robot's joint torques and the impulse on the platform on which it is mounted. To this end, we propose a kinodynamic motion planning framework that preprocesses smooth trajectories offline to allow real-time collision-free executions online. We present an end-to-end pipeline along with our planning framework, including perception, prediction, and execution modules. We evaluate our framework experimentally in simulation and show that it has a higher blocking success rate than the baselines. Further, we deploy our pipeline on a robotic system comprising an industrial arm (ABB IRB-1600) and an onboard stereo camera (ZED 2i), which achieves a 78% success rate in projectile interceptions.
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