Flexible-joint manipulators are frequently used for increased safety during human-robot collaboration and shared workspace tasks. However, joint flexibility significantly reduces the accuracy of motion, especially at high velocities and with inexpensive actuators. In this paper, we present a learning-based approach to identify the unknown dynamics of a flexible-joint manipulator and improve the trajectory tracking at high velocities. We propose a two-stage model which is composed of a one-step forward dynamics future predictor and an inverse dynamics estimator. The second part is based on linear time-invariant dynamical operators to approximate the feed-forward joint position and velocity commands. We train the model end-to-end on real-world data and evaluate it on the Baxter robot. Our experiments indicate that augmenting the input with one-step future state prediction improves the performance, compared to the same model without prediction. We compare joint position, joint velocity and end-effector position tracking accuracy against the classical baseline controller and several simpler models.


翻译:在人类机器人合作和共享工作空间任务期间,经常使用灵活联动操纵器来提高安全性,但联合灵活性会大大降低运动的准确性,特别是在高速度和低价驱动器方面。在本文件中,我们介绍了一种基于学习的方法,以查明灵活联动操纵器的未知动态,改进高速度的轨迹跟踪。我们提出了一个两阶段模型,由一步前动态未来预测器和反向动态估计器组成。第二部分以线性时异动态操作器为基础,以近似进向前进联合位置和速度命令。我们用真实世界数据来培训模型端到端,并对巴克斯特机器人进行评估。我们的实验表明,用一步前期预测来增加投入,可以提高性能,而与没有预测的同一模型相比,我们比照古典基线控制器和若干更简单的模型对联合位置、联合速度和终端效应定位跟踪准确性进行对比。

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