This paper presents an online path planning algorithm for safe autonomous manipulation of a flexibly constrained object in an unknown environment. Methods for real time identification and characterization of perceived flexible constraints and global stiffness are presented. Used in tandem, these methods allow a robot to simultaneously explore, characterize, and manipulate an elastic system safely. Navigation without a-priori knowledge of the system is achieved using constraint exploration based on local force and position information. The perceived constraint stiffness is considered at multiple poses along an object's (system) trajectory. Using stiffness eigenvector information, global stiffness behavior is characterized and identified using an atlas of simple mechanical constraints, such as hinges and planar constraints. Validation of these algorithms is carried out by simulation and experimentally. The ability to recognize several common simple mechanical constraints (such as a flexible hinge) in real time, and to subsequently identify relevant screw parameters is demonstrated. These results suggest the feasibility of simultaneous global constrain/stiffness exploration and safe manipulation of flexibly constrained objects. We believe that this approach will eventually enable safe cooperative manipulation in applications such as organ retraction and manipulation during surgery


翻译:本文提出一种在线路径规划算法,用于在未知环境中安全自主操作受柔性约束的物体。文中给出了实时识别与表征感知到的柔性约束及全局刚度的方法。通过协同运用这些方法,机器人能够同时探索、表征并安全操控弹性系统。基于局部力与位置信息的约束探索,实现了无需系统先验知识的导航。沿物体(系统)轨迹的多个位姿处,对感知到的约束刚度进行考量。利用刚度特征向量信息,借助简单机械约束图谱(如铰链和平面约束)来表征和识别全局刚度行为。通过仿真与实验验证了这些算法的有效性。实验证明,系统能够实时识别多种常见简单机械约束(如柔性铰链),并随后识别相关螺旋参数。这些结果表明,同时进行全局约束/刚度探索与柔性约束物体安全操控具有可行性。我们认为,该方法最终将能实现手术中组织牵拉与操控等应用场景下的安全协同操作。

0
下载
关闭预览

相关内容

《用于建模系统攻击路径的强化学习环境》
专知会员服务
22+阅读 · 3月5日
《多机器人规划中基于约束的搜索研究》156页
专知会员服务
25+阅读 · 2月3日
基于逆强化学习的示教学习方法综述
计算机研究与发展
16+阅读 · 2019年2月25日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
7+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
1+阅读 · 今天11:43
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:18
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
5+阅读 · 今天5:54
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
6+阅读 · 今天3:42
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
6+阅读 · 6月24日
重新思考无人机时代的生存能力
专知会员服务
9+阅读 · 6月24日
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
7+阅读 · 6月24日
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
9+阅读 · 6月24日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
7+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员