Multiple mobile manipulators show superiority in the tasks requiring mobility and dexterity compared with a single robot, especially when manipulating/transporting bulky objects. When the object and the manipulators are rigidly connected, closed-chain will form and the motion of the whole system will be restricted onto a lower-dimensional manifold. However, current research on multi-robot motion planning did not fully consider the formation of the whole system, the redundancy of the mobile manipulator and obstacles in the environment, which make the tasks challenging. Therefore, this paper proposes a hierarchical framework to efficiently solve the above challenges, where the centralized layer plans the object's motion offline and the decentralized layer independently explores the redundancy of each robot in real-time. In addition, closed-chain, obstacle-avoidance and the lower bound of the formation constraints are guaranteed in the centralized layer, which cannot be achieved simultaneously by other planners. Moreover, capability map, which represents the distribution of the formation constraint, is applied to speed up the two layers. Both simulation and experimental results show that the proposed framework outperforms the benchmark planners significantly. The system could bypass or cross obstacles in cluttered environments, and the framework can be applied to different numbers of heterogeneous mobile manipulators.


翻译:与单一机器人相比,多移动操纵器在需要机动性和灵活性的任务中表现出优势,特别是在操纵/运输散装物体时,特别在操纵/运输物体时。当物体和操纵器僵硬连接时,封闭链将形成,整个系统的运动将限制在较低维度的多元体上。然而,目前对多机器人运动规划的研究没有充分考虑到整个系统的形成、移动操纵器的冗余和环境障碍,这就使得任务具有挑战性。因此,本文件提出一个等级框架,以有效解决上述挑战,中央层计划物体的离线移动和分散层将独立探索每个机器人的冗余。此外,封闭链、障碍避免和形成约束的较低约束范围在中央层得到保障,而其他规划者无法同时实现。此外,能力图代表形成制约的分布,用于加速两个层次。模拟和实验结果都表明,拟议的框架大大超越了基准规划者的能力框架。系统可以绕过或跨过封闭环境中的移动组合,而框架可以适用于不同变异的组合环境。

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