通用弦编码布线的变曲率连续体机器人形状感知的李群表述与灵敏度分析
机器人学
2022-12-26 v1
摘要
本文考虑将驱动腱与测量弦相结合，以实现连续体机器人的精确形状感知与正向运动学。在假设通用弦布线的前提下，提出了一种针对此类机器人形状感知的系统性李群表述。形状运动学通过由模态函数参数化的弧长相关曲率分布来表达，并采用李群积分的 Magnus 展开将形状表示为指数之积。求解腱与弦长度的运动学约束以获得模态系数，并推导出构型空间与体雅可比矩阵。定义了形状重构问题的噪声放大指标，并用于优化弦/腱布线路径；平面仿真研究表明了精确形状重构所需的最少弦/腱数量。使用一个抗扭连续体段进行实验评估，演示了小于总长度 2%（最大）5% 的末端执行器绝对位置误差。最后，对一个扭柔连续体段的仿真研究展示了该方法在通用偏转与弦布线下的适用性。我们相信本文的方法可有益于连续体与软体机器人的设计过程、感知与控制。
引用
@article{arxiv.2212.12523,
title = {Lie Group Formulation and Sensitivity Analysis for Shape Sensing of Variable Curvature Continuum Robots with General String Encoder Routing},
author = {Andrew L. Orekhov and Elan Z. Ahronovich and Nabil Simaan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.12523},
year = {2022}
}
备注
17 pages, 17 figures. Accepted for publication in IEEE Transactions on Robotics