从末端估计无限维连续体机器人状态
机器人学
2024-02-15 v2
摘要
知晓机器人状态对于诸多问题（如反馈控制）至关重要。对于连续体机器人而言，状态估计是一项巨大挑战。首先，连续体机器人的运动涉及许多运动学状态，包括位姿、应变和速度。其次，由于其柔性特性，所有这些状态都是无限维的。利用现有传感技术这些无限维状态是否可观测一直不明。最近，我们提出了应对该挑战的一种解法：一种基于力学的动态状态估计算法，称为 Cosserat 理论边界观测器，它仅通过测量末端的流速旋量 (velocity twist) 即可恢复所有无限维机器人状态。本工作中，我们将该算法推广以融合末端位姿测量，从而获得更多调参自由度。我们还利用从腱驱动连续体机器人记录的实验数据离线验证了该算法。我们将记录下的腱力和末端测量值输入基于我们机器人的 Cosserat 杆模型数值求解器。观察到即便在刻意偏置的初始化下，我们算法的状态估计仍快速收敛至记录的真实状态，并紧密跟随机器人的实际运动。
引用
@article{arxiv.2311.01517,
title = {Estimating Infinite-Dimensional Continuum Robot States From the Tip},
author = {Tongjia Zheng and Ciera McFarland and Margaret Coad and Hai Lin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.01517},
year = {2024}
}