Published July 1, 2020 | Version v1
Publication Open

Locomotion generation for a mobile manipulator by global minimization of the weighted generalized momentum

Creators

  • 1. Chulalongkorn University

Description

This article presents a method for generating the locomotion of a mobile manipulator that globally minimizes the weighted generalized momentum. The method utilizes the calculus of variation setting to address the problem for which the optimal trajectory may be computed by solving the initial value problem of the system of ordinary differential equations rather than the two-point boundary value problem. Online optimal trajectory may then be input to a suitable tracking controller for controlling the robot in real time. Effectively, the robot closed-loop dynamics is shaped to the optimal system such that the locomotion minimizes the difference of the weighted generalized momentum and the assigned potential energy under the constraints imposed on by the tracking task, joint angle, and actuator torque limits. Desired locomotion behaviors may be achieved by properly adjusting the weighting, spring, and damping matrices. Exploiting the induced dynamical force from the cooperative motion of the constituent linkages through the momentum minimization basis, the robot is able to outperform conventional locomotion pattern actuated by the platform solely.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تقدم هذه المقالة طريقة لتوليد حركة المتلاعب المتنقل التي تقلل عالميًا من الزخم المعمم المرجح. تستخدم الطريقة حساب التفاضل والتكامل لإعداد التباين لمعالجة المسألة التي يمكن حساب المسار الأمثل لها عن طريق حل مسألة القيمة الأولية لنظام المعادلات التفاضلية العادية بدلاً من مسألة القيمة الحدية ذات النقطتين. قد يتم بعد ذلك إدخال المسار الأمثل عبر الإنترنت إلى وحدة تحكم تتبع مناسبة للتحكم في الروبوت في الوقت الفعلي. بشكل فعال، يتم تشكيل ديناميكيات الحلقة المغلقة للروبوت وفقًا للنظام الأمثل بحيث تقلل الحركة من فرق الزخم المعمم المرجح والطاقة الكامنة المعينة في ظل القيود التي تفرضها مهمة التتبع وزاوية المفصل وحدود عزم دوران المشغل. يمكن تحقيق سلوكيات الحركة المرغوبة عن طريق ضبط مصفوفات الترجيح والزنبرك والتخميد بشكل صحيح. باستغلال القوة الديناميكية المستحثة من الحركة التعاونية للروابط المكونة من خلال أساس تقليل الزخم، يكون الروبوت قادرًا على التفوق على نمط الحركة التقليدي الذي تشغله المنصة فقط.

Translated Description (French)

Cet article présente une méthode pour générer la locomotion d'un manipulateur mobile qui minimise globalement l'élan généralisé pondéré. Le procédé utilise le paramètre de calcul de variation pour résoudre le problème pour lequel la trajectoire optimale peut être calculée en résolvant le problème de valeur initiale du système d'équations différentielles ordinaires plutôt que le problème de valeur limite à deux points. La trajectoire optimale en ligne peut ensuite être entrée dans un contrôleur de suivi approprié pour contrôler le robot en temps réel. En effet, la dynamique en boucle fermée du robot est façonnée en fonction du système optimal de sorte que la locomotion minimise la différence de la quantité de mouvement généralisée pondérée et de l'énergie potentielle attribuée sous les contraintes imposées par la tâche de suivi, l'angle d'articulation et les limites de couple de l'actionneur. Les comportements de locomotion souhaités peuvent être obtenus en ajustant correctement les matrices de pondération, de ressort et d'amortissement. Exploitant la force dynamique induite par le mouvement coopératif des liaisons constitutives à travers la base de minimisation de l'élan, le robot est capable de surpasser le modèle de locomotion conventionnel actionné uniquement par la plate-forme.

Translated Description (Spanish)

Este artículo presenta un método para generar la locomoción de un manipulador móvil que minimiza globalmente el impulso generalizado ponderado. El método utiliza el cálculo de la configuración de variación para abordar el problema para el cual se puede calcular la trayectoria óptima resolviendo el problema de valor inicial del sistema de ecuaciones diferenciales ordinarias en lugar del problema de valor de límite de dos puntos. La trayectoria óptima en línea se puede introducir en un controlador de seguimiento adecuado para controlar el robot en tiempo real. Efectivamente, la dinámica de bucle cerrado del robot se adapta al sistema óptimo de tal manera que la locomoción minimiza la diferencia del impulso generalizado ponderado y la energía potencial asignada bajo las restricciones impuestas por la tarea de seguimiento, el ángulo de la articulación y los límites del par del actuador. Los comportamientos de locomoción deseados se pueden lograr ajustando adecuadamente las matrices de ponderación, resorte y amortiguación. Aprovechando la fuerza dinámica inducida por el movimiento cooperativo de los enlaces constituyentes a través de la base de minimización de impulso, el robot puede superar el patrón de locomoción convencional accionado únicamente por la plataforma.

Files

1729881420930936.pdf

Files (15.9 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:28df10d3c0550e08c468d2f838fd4f6b
15.9 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
توليد الحركة لمتلاعب متنقل عن طريق التقليل العالمي للزخم المعمم المرجح
Translated title (French)
Génération de locomotion pour un manipulateur mobile par minimisation globale de l'élan pondéré généralisé
Translated title (Spanish)
Generación de locomoción para un manipulador móvil mediante la minimización global del impulso generalizado ponderado

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3044059434
DOI
10.1177/1729881420930936

Is supplement to
https://openalex.org/W4372260270 (Other)
https://openalex.org/W4206560911 (Other)
https://openalex.org/W2787352659 (Other)
https://openalex.org/W2180954594 (Other)
https://openalex.org/W2127804977 (Other)
https://openalex.org/W2108418243 (Other)
https://openalex.org/W2052835778 (Other)
https://openalex.org/W2049003611 (Other)
https://openalex.org/W1970611213 (Other)
https://openalex.org/W164103134 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1487127700
  • https://openalex.org/W1975537977
  • https://openalex.org/W2016514184
  • https://openalex.org/W2018444584
  • https://openalex.org/W2023248353
  • https://openalex.org/W2042803738
  • https://openalex.org/W2049617391
  • https://openalex.org/W2070133526
  • https://openalex.org/W2114872772
  • https://openalex.org/W2134889984
  • https://openalex.org/W2144952390
  • https://openalex.org/W2149012351
  • https://openalex.org/W2152616154
  • https://openalex.org/W2165861322
  • https://openalex.org/W2334591577
  • https://openalex.org/W2559417537
  • https://openalex.org/W3139610437
  • https://openalex.org/W4236573885
  • https://openalex.org/W4300644552