在机械臂构型空间中寻找并优化经认证的免碰撞区域
机器人学
2022-05-10 v1
摘要
构型空间（C-space）在免碰撞运动规划中，尤其对于机械臂，发挥了核心作用。虽然使用标准算法可在某点处检查碰撞，但由于通过运动学映射任务空间障碍的复杂性，迄今尚无实用方法能计算具有严格认证的免碰撞 C-space 区域。在本工作中，我们提出了据我们所知首个通过凸优化生成此类区域与认证的方法。我们的方法称为 C-Iris（C-space 基于半定规划的迭代区域膨胀），在构型空间的有理参数化中生成大的凸多面体，并保证其为免碰撞的。此类区域已被证明对基于优化和随机化的运动规划均有用。我们的区域通过交替求解两个凸优化问题生成：（1）同时搜索给定多面体内的最大体积内接椭圆，以及该多面体为免碰撞的认证；（2）多面体远离椭圆的最大扩张，且不违反认证。椭圆体积与多面体尺寸在多次迭代中被允许增长，且依构造为免碰撞。我们的方法适用于任意维度，仅对任务空间中障碍的凸性做假设，并可扩展至操作中的实际问题。我们展示了算法在 3 自由度示例中填充大量非平凡免碰撞 C-space 的能力（该 C-space 可可视化），以及算法在 7 自由度 KUKA iiwa 和 12 自由度双臂机械臂上的可扩展性。
引用
@article{arxiv.2205.03690,
title = {Finding and Optimizing Certified, Collision-Free Regions in Configuration Space for Robot Manipulators},
author = {Alexandre Amice and Hongkai Dai and Peter Werner and Annan Zhang and Russ Tedrake},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.03690},
year = {2022}
}
备注
To be published in The Workshop on the Algorithmic Foundations of Robotics 2022. 14 pages, 7 figures