Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Many Faces of Singularities in Robotics

Dulęba Ignacy, Karcz-Dulęba Iwona

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2023

|

R. 27, nr 1

19--26

EN

In this survey paper some issues concerning a singularity concept in robotics are addressed. Singularities are analyzed in the scope of inverse kinematics for serial manipulator, a motion planning task of nonholonomic systems and the optimal control covering a large area of practical robotic systems. An attempt has been made to define the term singularity, which is independent on a specific task. A few classifications of singularities with respect to different criteria are proposed and illustrated on simple examples. Singularities are analyzed from a numerical and physical point of view. Generally, singularities pose some problems in motion planning and/or control of robots. However, as illustrated on the example on force/momenta transformation in serial manipulators, they can also be desirable is some cases. Singularity detection techniques and some methods to cope with them are also provided. The paper is intended to be didactic and to help robotic researchers to get a general view on the singularity issue.

PL

W przeglądowym artykule przedstawiono wybrane zagadnienia dotyczące różnych koncepcji osobliwości spotykanych w robotyce. Analizowane są osobliwości w zadaniu odwrotnej kinematyki dla manipulatorów szeregowych, planowaniu ruchu układów nieholonomicznych oraz sterowaniu optymalnym. Rozważane zadania obejmują duży obszar praktycznych systemów robotycznych. Podjęto próbę zdefiniowania pojęcia osobliwości niezależne od konkretnego zadania. Zaproponowano kilka klasyfikacji osobliwości w zależności do różnych kryteriów oraz zilustrowanych na prostych przykładach. Osobliwości przeanalizowano z numerycznego i fizycznego punktu widzenia. Ogólnie, osobliwości stwarzają pewne problemy w planowaniu ruchu i/lub sterowaniu robotami. Jednakże, jak pokazano na przykładzie transformacji sił/momentów w manipulatorach szeregowych, w niektórych przypadkach mogą one być również użyteczne. Przedstawiono także techniki wykrywania osobliwości oraz metody radzenia sobie z nimi. Praca w założeniu ma charakter dydaktyczny i ma pomóc badaczom z kręgu robotyki uzyskać ogólny pogląd na zagadnienie osobliwości.

2

Singularity-robust inverse kinematics for serial manipulators

Dulęba Ignacy

Journal of Automation Mobile Robotics and Intelligent Systems

|

2023

|

Vol. 17, No. 3

38--45

EN

This paper is a practical guideline on how to analyze and evaluate the literature algorithms of singularity- robust inverse kinematics or to construct new ones. Additive, multiplicative, and based on the Singularity Value Decomposition (SVD) methods are examined to retrieve well-conditioning of a matrix to be inverted in the Newton algorithm of inverse kinematics. It is shown that singularity avoidance can be performed in two different, but equivalent, ways: either via properly modified manipulability matrix or not allowing the decrease of the minimal singular value below a given threshold. It is discussed which method can always be used and which can only be used when some pre‐conditions are met. Selected methods are compared to with respect to the efficiency of coping with singularities based on a theoretical analysis as well as simulation results. Also, some questions important for mathematically and/or practically oriented roboticians are stated and answered.

3

Odporna kinematyka odwrotna w konfiguracjach osobliwych

Dulęba Ignacy

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2022

|

z. 197, t. 1

5-10

PL

W referacie przedstawiono zasady konstrukcji odpornych algorytmów kinematyki odwrotnej w konfiguracjach osobliwych i ich otoczeniu, uzasadniające także klasyczny algorytm odpornej odwrotności. Zaproponowano sposób addytywny i multiplikatywny wprowadzania poprawki do macierzy źle uwarunkowanej, by przywrócić jej dobre uwarunkowanie.

EN

In this paper additive and multiplicative methods of making inverse kinematics robust at (or around) singular configurations were presented. The methods are provable good and as special case cover also the literature robust inverse kinematics method. A clear advantage of robust methods is their independence on the cornak of singularities and simplicity in implementation.

4

Lie-algebraiczna ocena konfiguracji początkowej niegolonomicznego planowania ruchu

Mielczarek Arkadiusz, Dulęba Ignacy

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2022

|

z. 197, t. 1

169-178

PL

W referacie postawiono zadanie doboru konfiguracji początkowej w planowaniu ruchu układów nieholonomicznych do zadanego punktu w przestrzeni zadaniowej. Zaproponowano, bazujący na algebrze Liego, algorytm oceny jakości tej konfiguracji. Za pomocą metod korelacyjnych sprawdzono zależność pomiędzy oceną Lie-algebraiczną a energią planowanego ruchu. Efektywny wybór konfiguracji początkowej (pośrednie dla wieloetapowych planowań) jest szczególnie ważny dla dużej różnicy w wymiarowości przestrzeni konfiguracyjnej i zadaniowej. Wynika to z dużych kosztów obliczeniowych stosowania wariantów algorytmów bazujących na przeglądzie zupełnym.

EN

In this paper an initial configuration for nonholonomic planning is searched for when boundary points of the planning are given within a task space. A correlation of initial configurations with their Lie algebraic characterization is investigated to answer the question whether a reasonably energy-effective configuration can be chosen based on this characterization. The selection is particularly important when the dimension of a task space is smaller than that of a configuration space and brute force algorithms to select the initial configuration cannot be applied due to huge computational costs.