The singularities of serial robotic manipulators are those configurations in which the robot loses the ability to move in at least one direction. Hence, their identification is fundamental to enhance the performance of current control and motion planning strategies. While classical approaches entail the computation of the determinant of either a 6x n or nxn matrix for an n degrees of freedom serial robot, this work addresses a novel singularity identification method based on modelling the twists defined by the joint axes of the robot as vectors of the six-dimensional and three-dimensional geometric algebras. In particular, it consists of identifying which configurations cause the exterior product of these twists to vanish. In addition, since rotors represent rotations in geometric algebra, once these singularities have been identified, a distance function is defined in the configuration space C such that its restriction to the set of singular configurations S allows us to compute the distance of any configuration to a given singularity. This distance function is used to enhance how the singularities are handled in three different scenarios, namely motion planning, motion control and bilateral teleoperation.


翻译:连续机器人操纵器的独特性是指机器人丧失至少向一个方向移动能力的配置。 因此, 它们的识别对于提高当前控制和运动规划战略的性能至关重要。 虽然经典方法要求计算自由序列机器人的n° 6x n 或 nxn 矩阵的决定因素, 但这项工作涉及一种新型的奇特性识别方法, 其依据是模拟机器人联合轴作为六维和三维几何代代数的矢量所定义的曲折。 特别是, 它包括确定哪些配置导致这些曲折的外部产品消失。 此外, 转子代表几何代数的旋转, 一旦这些奇特性被确定, 就会在配置空间C 中设定一个远程功能, 从而能够将任何配置的距离限制到给定的奇特性。 此远程功能用来加强在三种不同情况下处理奇特性的方式, 即运动规划、 动作控制和双边电信操作。

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