For robotic arms to operate in arbitrary environments, especially near people, it is critical to certify the safety of their motion planning algorithms. However, there is often a trade-off between safety and real-time performance; one can either carefully design safe plans, or rapidly generate potentially-unsafe plans. This work presents a receding-horizon, real-time trajectory planner with safety guarantees, called ARMTD (Autonomous Reachability-based Manipulator Trajectory Design). The method first computes (offline) a reachable set of parameterized trajectories for each joint of an arm. Each trajectory includes a fail-safe maneuver (braking to a stop). At runtime, in each receding-horizon planning iteration, ARMTD constructs a reachable set of the entire arm in workspace and intersects it with obstacles to generate sub-differentiable and provably-conservative collision-avoidance constraints on the trajectory parameters. ARMTD then performs trajectory optimization for an arbitrary cost function on the parameters, subject to these constraints. On a 6 degree-of-freedom arm, ARMTD outperforms CHOMP in simulation and completes a variety of real-time planning tasks on hardware, all without collisions.


翻译:机器人武器在任意的环境中操作,特别是接近人的环境中操作,关键在于验证其运动规划算法的安全性能。然而,安全性能和实时性能之间往往存在权衡;要么仔细设计安全计划,要么迅速制定潜在的不安全计划。这项工作展示出一个带有安全保障的后退轨道实时轨道规划器,称为ARMTD(自动可达性操纵器轨迹设计));首先计算法(自上而上),一套可达到的参数化轨道,用于每根手臂的每个连接点。每个轨迹都包括一个故障安全操作(按到停止)。在运行时,在每次递减-正正方形规划的迭代中,ARMTD将整个臂在工作空间中建立一套可达的实时轨迹规划器,在其中设置障碍,以产生可区分的和可调和的防碰撞参数限制。ARMTD随后对参数的任意成本功能进行轨迹优化,但受这些限制。在完全的6度自由度上,在不进行实时模拟的情况下,所有硬体模型的模拟,所有硬体形结构。

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安谋控股公司,又称ARM公司,跨国性半导体设计与软件公司,总部位于英国英格兰剑桥。主要的产品是ARM架构处理器的设计,将其以知识产权的形式向客户进行授权,同时也提供软件开发工具。 维基百科
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