7自由度マニピュレータを用いた非把持ボールジャグリングの最適制御アプローチ
Optimal Control Approach for Non-prehensile Ball Juggling Using a 7-DoF Manipulator
7自由度マニピュレータによる非把持ボールジャグリングを実現するため、モデルベースの軌道生成と安定化の枠組みを提案し、オフライン計算とリアルタイム誤差補正を組み合わせた。
詳しい要約
1. どんなもの？
2. 先行研究と比べてどこがすごい？
3. 技術・手法の肝は？
4. どうやって有効だと検証した？
5. 議論はある？
6. 次に読むべき論文は？
※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。
著者: Joel Ramadani, Vasilije Rakčević, Riddhiman Laha, Arne Sachtler, Valentin Le Mesle, Achim J. Lilienthal, Sami Haddadin
分類: cs.RO
原文アブストラクト
Non-prehensile object manipulation skills are important for real-world robot interactions, enabling highly dynamic tasks such as balancing a glass on a tray or the controlled sliding of items on a table. Among such tasks, those characterised by high-speed manipulation requirements and general sensitivity of the resulting hybrid dynamics are particularly hard to accomplish. Within these, juggling can be seen as a highly challenging maneuver to be solved. The key to robotic juggling is achieving dynamic stabilisation of an underactuated object. Since the object does not possess the ability of self-correction, its stability is entirely dependent on the forces applied to it. This creates a system that is sensitive to control inputs, where timing is critical to continuously counteract deviations and maintain the desired behavior. We develop a systematic method to control a 7-degree-of-freedom manipulator performing non-prehensile ball juggling with a tool. Our primary contribution is a model-based framework for generating juggling trajectories and stabilizing a periodic juggling motion for this hybrid system. The framework incorporates a two-stage optimal control approach to compute the underlying feasible motion patterns required for stable juggling. Offline-computed trajectories are then organised to enable real-time error correction without solving optimal control problems online. We demonstrate the effectiveness of the resulting controller by first evaluating its performance in a simulation environment and performing an experiment using a Franka Emika Panda robot.
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