Odsek za avtomatiko, biokibernetiko in robotiko





Vodenje kinematično redundantnih mehanizmov

Trajanje raziskovalne aktivnosti: 1995 -
Področje raziskovanja: Avtomatika in inteligentno vodenje robotov
Financiranje aktivnosti: Raziskovalna agencija
Nosilec aktivnosti: Bojan Nemec
Sodelavci:
Bojan Nemec
Damir Omrčen
Leon Žlajpah

Povzetek

Regulacijski algoritmi, vodenje v ničelnem prostoru, optimizacija gibanja, eksperimenti

Opis aktivnosti

V okviru raziskav na področju vodenja kinematično redundantnih robotov smo pojasnili razliko med algoritmi na osnovi pseudoinverza (NS) in metode z dekompozicijo na singularne vrednosti (MNS) ter pojasnili in rešili nestabilnost MNS algoritmov. V vodenje redundantnih robotskih sistemov smo vključili umetni vid, algoritme za izogibanje oviram ter algoritme za optimizacijo sile v zglobih. Na osnovi teh senzorskih informacij smo razvili algoritme za sprotno izogibanje oviram z uporabo regulatorjev sile. Podali smo tudi rešitev z regulatorjem, ki je zasnovan na načelu akcija-reakcija in naredi sistem tog v prostoru naloge in podajen v ničelnem prostoru. Moderni postopki vodenja pogosto odpovedo, ko dosežemo omejitve mehanizma. V ta namen smo razvili metodo za popolno kompenzacijo omejitev hitrosti in/ali pospeškov v sklepih robota pri redundantnih mehanizmih. Z uporabo te metode dosežemo večjo učinkovitost klasičnih industrijskih robotov, hkrati pa izboljšamo delovanje raziskovalnih, servisnih in humanoidnih robotov pri izvajanju raznih dinamičnih gibanjih, kot so npr. met, tek, skok ipd. Vse naštete algoritme smo impementirali tudi na realnih robotskih mehanizmih in izvedli vrsto eksperimentov, ki potrjujejo teoretične ugotovitve.

Multimedija

Mimimizacija sile v ničelnem prostoru pri trku z oviro (bump4.avi, 6628 kb)
Simulacija optimizacije gibanja z navideznim mehanizmom (VirtMech0007.avi, 4529 kb)
Simulacija optimizacije gibanja z navideznim mehanizmom - konstantna orientacija (VirtMech0003.avi, 7515 kb)
Simulacija izogibanja ovire z uporabo navideznega mehanizma (VirtMech0001.avi, 1934 kb)
Osnovni princip izogibanju ovire s pomocjo virtualnega mehanizma (VirtualMechBasic.avi, 3324 kb)

Publikacije

Članek v reviji

  • Nemec B., Žlajpah L., Omrčen D., Comparison of null-space and minimal null-space control algorithms, 2007. [Več] [PDF]
  • Žlajpah L., Nemec B., Force strategies for on-line obstacle avoidance for redundant manipulators, 2003. [Več]
  • Nemec B., Žlajpah L., Experiments with force control of redundant robots in unstructured environment using minimal null-space formulation, 2002. [Več] [PDF]
  • Nemec B., Žlajpah L., Force control of redundant robots in unstructured environment, 2002. [Več]
  • Nemec B., Žlajpah L., Null space velocity control with dynamically consistent pseudo-inverse, 2000. [Več] [PDF]
  • Žlajpah L., Influence of external forces on the behaviour of redundant manipulators, 1999. [Več]
  • Lenarčič J., Nemec B., Steepest descent optimisation in the secondary space of redundant manipulators, 1997. [Več]

Konferenčna objava

  • Nemec B., Žlajpah L., Task redundancy resolution using virtual mechanism apporach, 2008. [Več] [PDF]
  • Omrčen D., Nemec B., Kos A., Lahajnar L., Babič J., Gams A., Ude A., Žlajpah L., Integration of a redundant mobile manipulator system : a drink serving task, 2006. [Več]
  • Nemec B., Žlajpah L., Omrčen D., Stability of null-space control algorithms, 2003. [Več] [PDF]
  • Žlajpah L., Nemec B., Kinematic control algorithms for on-line obstacle avoidance for redundant manipulators, 2002. [Več]
  • Nemec B., Žlajpah L., Force control of redundant robot using the extended space, 2001. [Več]
  • Žlajpah L., Nemec B., Control algorithms for on-line obstacle avoidance for redundant robots, 2001. [Več]
  • Nemec B., Žlajpah L., Experiments with force control of redundant robots in ustructured environment using minimal null space formulation, 2000. [Več]
  • Žlajpah L., On obstacle avoidance for redundant robots using tactile sensors, 1999. [Več]
  • Nemec B., Žlajpah L., Experiments on impedance control of redundant manipulators, 1999. [Več]
  • Žlajpah L., On-line obstacle avoidance control for redundant robots using tactile sensors, 1999. [Več]
  • Nemec B., Žlajpah L., Implementation of force control on redundant robot, 1998. [Več]
  • Žlajpah L., Obstacle avoidance control for redundant manipulators utilizing the contact forces, 1998. [Več]
  • Žlajpah L., Dynamics of internal motion of redundant manipulators, 1998. [Več]
  • Nemec B., Žlajpah L., Force controlled redundant robot - theory and application, 1998. [Več]
  • Žlajpah L., Control of redundant robots in presence eof external forces, 1997. [Več]
  • Nemec B., Force control of redundant robots, 1997. [Več]
  • Nemec B., Pseudoinverses and null space velocity controller, 1997. [Več]
  • Žlajpah L., Dexterity measures for optimal path control of redundant manipulators, 1996. [Več]
  • Nemec B., Regulacija sile pri redundantnih mehanizmih, 1996. [Več]
  • Lenart L., Žlajpah L., Globalna optimizacija navorov v zglobih pri redundantnih robotih, 1995. [Več]
  • Žlajpah L., Lenarčič J., On line minimum joint torque motion generation for redundant manipulators, 1994. [Več]
  • Žlajpah L., Lenarčič J., Generacija gibanja z minimizacijo navorov v zglobih za redundantne manipulatorje, 1994. [Več]
  • Nemec B., Control of redundant manipulators with limited torque, 1994. [Več]

Razno

  • Žlajpah L., Godler I., Janežič R., Mrak S., Opeka J., Izdelava ravninskega redundantnega mehanizma, 1996. [Več]