Сравнение алгоритмов обратной кинематики для многосекционных непрерывных роботов
https://doi.org/10.17587/mau.22.420-424
Аннотация
Непрерывные роботы – уникальный вид роботов, которые совершают движение за счет упругой деформации собственного тела. Их гибкая конструкция позволяет изгибаться в любой точке тела. Данное преимущество дает возможность использовать таких роботов в рабочих областях со сложной геометрией и множеством препятствий. Кинематика непрерывных роботов, состоящих из одной секции изгиба, достаточно хорошо известна, как и прямая кинематика для многосекционных непрерывных роботов. Однако задача обратной кинематики для многосекционных непрерывных роботов все еще остается актуальной. Сложность задачи обратной кинематики для многосекционных непрерывных роботов является довольно высокой из-за нелинейностей движения робота. В статье подробно рассмотрена модификация алгоритма FABRIK, предложенная авторами, а также итеративный алгоритм, построенный на основе расчета матрицы Якоби. Приведено сравнение алгоритмов обратной кинематики для многосекционных непрерывных роботов постоянной длины и описаны результаты эксперимента.
При поддержке: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-38-90143 "Аспиранты" и государственного задания "Наука" №FFSWW-2020-0014.
Об авторах
Д. Ю. Колпащиков
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Россия
Россия
инженер
О. М. Гергет
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Россия
Россия
д-р техн. наук, проф.
Список литературы
1. Walker I. D., H. Choset I. D., Chirikjian G. S. Snake- Like and Continuum Robots, Springer Handbook of Robotics, Cham, Springer International Publishing, 2016, pp. 481—498.
2. Axinte D. et al. MiRoR—Miniaturized Robotic Systems for Holistic <italic>In-Situ</italic> Repair and Maintenance Works in Restrained and Hazardous Environments, IEEE/ASME Trans. Mechatronics, Apr. 2018, vol. 23, no. 2, pp. 978—981, doi: 10.1109/TMECH.2018.2800285.
3. Dong X. et al. Development of a slender continuum robotic system for on-wing inspection/repair of gas turbine engines, Robot. Comput. Integr. Manuf., Apr. 2017, vol. 44, pp. 218—229, doi: 10.1016/j.rcim.2016.09.004.
4. Buckingham R., Graham A. Nuclear snake-arm robots, Ind. Rob., 2012, vol. 39, no. 1, pp. 6—11, doi: 10.1108/01439911211192448.
5. Nahar D., Yanik P. M., Walker I. D. Robot tendrils: Long, thin continuum robots for inspection in space operations, 2017 IEEE Aerospace Conference, Mar. 2017, pp. 1—8, doi: 10.1109/AERO.2017.7943940.
6. Liljeback P., Mills R. Eelume: A flexible and subsea resident IMR vehicle, OCEANS 2017 — Aberdeen, Jun. 2017, vol. 2017-Octob, pp. 1—4, doi: 10.1109/OCEANSE.2017.8084826.
7. Burgner-Kahrs J., Rucker D. C., Choset H. Continuum Robots for Medical Applications: A Survey, IEEE Trans. Robot., Dec. 2015, vol. 31, no. 6, pp. 1261—1280, doi: 10.1109/TRO.2015.2489500.
8. Zhang Y., Lu M. A review of recent advancements in soft and flexible robots for medical applications, Int. J. Med. Robot. Comput. Assist. Surg., Jun. 2020, vol. 16, no. 3, p. 10.1002/rcs.2096, doi: 10.1002/rcs.2096.
9. Neppalli S., Csencsits M. A., Jones B. A., Walker I. D. Closed-Form Inverse Kinematics for Continuum Manipulators," Adv. Robot., Jan. 2009, vol. 23, no. 15, pp. 2077—2091, doi: 10.11 63/016918609X12529299964101.
10. Kolpashchikov D., Laptev N., Danilov V., Skirnevskiy I., Manakov R., Gerget O. FABRIK-Based Inverse Kinematics For Multi-Section Continuum Robots, 2018.
11. Kolpashchikov D. et al. Inverse Kinematics for Steerable Concentric Continuum Robots, Smart Innovation, Systems and Technologies, 2020, vol. 154, no. April, pp. 89—100.
12. Jones B. A., Walker I. D. Kinematics for multisection continuum robots," IEEE Trans. Robot., Feb. 2006, vol. 22, no. 1, pp. 43—55, doi: 10.1109/TRO.2005.861458.
13. Mahl T., Hildebrandt A., Sawodny O. A Variable Curvature Continuum Kinematics for Kinematic Control of the Bionic Handling Assistant, IEEE Trans. Robot., Aug. 2014, vol. 30, no. 4, pp. 935—949, doi: 10.1109/TRO.2014.2314777.
14. Sears P., Dupont P. E. Inverse Kinematics of Concentric Tube Steerable Needles, Proceedings 2007 IEEE International Conference on Robotics and Automation, Apr. 2007, no. April, pp. 1887—1892, doi: 10.1109/ROBOT.2007.363597.
15. Webster R. J., Jones B. A. Design and Kinematic Modeling of Constant Curvature Continuum Robots: A Review, Int. J. Rob. Res., Nov. 2010, vol. 29, no. 13, pp. 1661—1683, doi: 10.1177/0278364910368147.
16. Aristidou A., Lasenby J. FABRIK: A fast, iterative solver for the Inverse Kinematics problem, Graph. Models, Sep. 2011, vol. 73, no. 5, pp. 243—260, doi: 10.1016/j.gmod.2011.05.003.
Рецензия
Для цитирования:
Колпащиков Д.Ю., Гергет О.М. Сравнение алгоритмов обратной кинематики для многосекционных непрерывных роботов. Мехатроника, автоматизация, управление. 2021;22(8):420-424. https://doi.org/10.17587/mau.22.420-424
For citation:
Kolpashchikov D.Yu., Gerget O.M. Comparison of Inverse Kinematics Algorithms for Multi-Section Continuum Robots. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2021;22(8):420-424. https://doi.org/10.17587/mau.22.420-424
Просмотров:
750
.png)
Послать статью по эл. почте 