基于力矩耦合效应与模型标定的连续体机器人平衡调制简化运动学
机器人学
2019-06-11 v1
摘要
近来，一种能够产生宏观尺度与微观尺度运动的连续体机器人新概念被提出。这些机器人通过将用于宏观运动的推拉骨架直接驱动与通过改变平衡位姿实现微观运动的间接驱动相耦合，获得了多尺度运动能力。本文首次尝试从建模角度解释这些机器人的微观运动能力。本文利用子段间的静力学耦合效应，给出了单段连续体机器人的宏观与微观运动运动学。微观尺度运动的实验观测表现出一个转折点行为，而使用当前建模方法无法很好解释。我们提出了一种简化建模方法，引入两个标定参数来标定机器人子段间的力矩耦合效应。结果表明，这两个参数能够复现微观尺度上的转折点行为。推导了瞬时宏观与微观尺度运动学雅可比矩阵以及标定参数辨识雅可比矩阵。该建模方法针对实验数据进行了验证，表明若希望用转折点拟合整个运动剖面，我们的简化建模方法能以5.82微米的RMS位置误差捕捉实验运动数据；若选择排除转折点之后的运动，我们的模型能以4.76微米的精度拟合实验数据。
引用
@article{arxiv.1906.03582,
title = {Simplified Kinematics of Continuum Robot Equilibrium Modulation via Moment Coupling Effects and Model Calibration},
author = {Long Wang and Giuseppe Del Giudice and Nabil Simaan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.03582},
year = {2019}
}
备注
In press for ASME Journal of Mechanisms and Robotics, 14 pages, 10 figures, 3 tables