In this paper, we propose a preliminary definition and analysis of the novel concepts of sensor observability, sensor manipulability, and their respective indices. The goal is to analyse and evaluate the performance of distributed directional or axial-based sensors to observe specific axes in task space as a function of joint configuration in serial robot manipulators. For example, joint torque sensors are often used in serial robot manipulators and assumed to be perfectly capable of estimating end effector forces, but certain joint configurations may cause one or more task-space axes to be unobservable as a result of how the joint torque sensors are aligned. The proposed sensor observability provides a method to analyse the quality of the current robot configuration to observe the task space. Sensor manipulability, on the other hand, measures the robot's ability to increase or decrease that observational quality, analogous to end effector positional manoeuvrability as measured by the traditional kinematic manipulability. Parallels are drawn between sensor observability and the traditional kinematic Jacobian for the particular case of joint torque sensors in serial robot manipulators. Although similar information can be retrieved from kinematic analysis of the Jacobian transpose in serial manipulators, sensor observability is shown to be more generalizable in terms of analysing non-joint-mounted sensors and other sensor types. In addition, null-space analysis of the Jacobian transpose is susceptible to false observability singularities. Simulations and experiments using the robot Baxter demonstrate the importance of maintaining proper sensor observability in physical interactions.


翻译:在本文中,我们提议对传感器可观察性、感官可操纵性及其各自的指数等新概念进行初步定义和分析。目的是分析和评价分布式方向或轴基传感器在任务空间观测特定轴的性能,以此作为连续机器人操纵器中联合配置的一种功能。例如,联式硬质传感器经常用于连续机器人操纵器,并被认为完全能够估计最终效果力,但某些联合配置可能导致一个或多个任务-空间轴无法观测,因为联合硬质传感器是如何对齐的。拟议的传感器可观测性为分析当前机器人配置在任务空间观测特定轴的质量提供了一种方法。传感器可操纵性,另一方面,测量机器人提高或降低观测质量的能力,类似于以传统运动性造色性运动性能测量的终端效应或定位性动性能。传感器可维持性和传统亲近性雅各轴之间绘制了调调和易腐蚀性易腐蚀性数据,同时,在序列性传感器中,对联合易腐蚀性传感器的易腐蚀性传感器进行精确性分析,同时进行更精确的机序传感器分析。

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