arXiv (Robotics)AI
モデル予測制御を用いたドア通過時の移動マニピュレータの動作計画
Motion Planning for Mobile Manipulators Navigating Doorways via Model Predictive Control
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移動マニピュレータ(移動台座と操作腕を備えたロボット)が人間環境で活動する際、ドアの開閉と通過は基本的な能力の一つです。本研究は、プッシュドア・プルドアの両方を自動で開いて通過するために、動的に実現可能で衝突のない軌跡を生成する動作計画フレームワークを提案しています。
提案手法は、ロボットとドアを結合された動的システムとして扱い、非線形モデル予測制御(MPC)の最適化フレームワーク内で問題を定式化しています。従来の手法では操作可能性を確保するために複雑な腕の運動学モデリングが必要でしたが、本研究ではペナルティベースの制約を用いることで、計画段階での明示的な腕の運動学モデリングを回避しています。これにより、計算負荷を軽減しながら実現可能性を保証することができます。
シミュレーション実験とハードウェア実験の両方を通じて、本手法がドア通過のための実現可能な軌跡計画に成功することが実証されました。この研究成果は、ロボットが日常環境で自律的にドアを操作する必要があるサービスロボティクスや自動配送システムなど、様々な実応用において重要な基礎となるものです。