Force Sensing and Force Control are essential to many industrial applications. Typically, a 6-axis Force/Torque (F/T) sensor is mounted between the robot's wrist and the end-effector in order to measure the forces and torques exerted by the environment onto the robot (the external wrench). Although a typical 6-axis F/T sensor can provide highly accurate measurements, it is expensive and vulnerable to drift and external impacts. Existing methods aiming at estimating the external wrench using only the robot's internal signals are limited in scope: for example, wrench estimation accuracy was mostly validated in free-space motions and simple contacts as opposed to tasks like assembly that require high-precision force control. Here we present a Neural Network based method and argue that by devoting particular attention to the training data structure, it is possible to accurately estimate the external wrench in a wide range of scenarios based solely on internal signals. As an illustration, we demonstrate a pin insertion experiment with 100-micron clearance and a hand-guiding experiment, both performed without external F/T sensors or joint torque sensors. Our result opens the possibility of equipping the existing 2.7 million industrial robots with Force Sensing and Force Control capabilities without any additional hardware.


翻译:强制遥感和力控是许多工业应用的关键。 通常,在机器人的手腕和终端效应器之间安装了6轴力/托克(F/T)传感器,以测量环境对机器人(外部扳手)施加的力力和力控。虽然典型的6轴力F/T传感器可以提供非常准确的测量,但费用昂贵,而且很容易受到漂移和外部影响。仅使用机器人的内部信号估计外部扳手的现有方法范围有限:例如,扳手估计精度大多在自由空间动作和简单接触中验证,而不是在需要高度精密力控制的组装等任务中验证。我们在这里提出了一个神经网络方法,并说,通过特别注意培训数据结构,可以精确估计在广泛情况下仅以内部信号为基础的外部扳手动。举例来说,我们展示了100微扫瞄仪和手导实验的插入实验,两者都是在没有外部F/T传感器或联合托克传感器的情况下进行的。我们的结果开启了将现有2.7百万个工业机器人配置的硬件配置的可能性。

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