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Type: Tese
Title: Manipulability in trajectory tracking for constrained redundant manipulators via sequential quadratic programming
Author(s)/Inventor(s): Cardoso, Felipe Figueiredo
Advisor: Lizarralde, Fernando Cesar
Abstract: Métodos de rastreamento de trajetória para manipuladores redundantes restritos são apresentados nesta tese, onde o efetuador de um manipulador serial redundante tem que rastrear uma trajetória desejada enquanto alguns pontos em sua cadeia cinemática satisfazem uma ou mais restrições. Além disso, dois índices de manipulabilidade são levados em consideração a fim de otimizar a trajetória para evitar singularidades. O primeiro índice é definido em função do jacobiano geométrico do manipulador na configuração restrita. O segundo índice é baseado no Jacobiano restrito, o qual mapeia velocidades no espaço das juntas para a espaço da tarefa, levando em conta as restrições holonômicas. Três métodos para resolver o problema de rastreamento de trajetória são discutidos. Os dois primeiros, controle cinemático e programação quadrática (QP), são amplamente discutidos na literatura. O terceiro, programação quadrática sequencial (SQP), é uma nova abordagem, diferentemente do controle cinemático ou QP, tem como vantagens (apesar de algumas deficiências) não depender explicitamente da pseudo-inversa de jacobianos, derivadas da trajetória desejada e linearização de índices ou restrições. Uma discussão desses três métodos é apresentada em termos de erro de rastreamento, violação da restrição, distância de singularidades, entre outros através de experimentos realizados em um robô colaborativo Baxter.
Abstract: Trajectory tracking methods for constrained redundant manipulators are presented in this thesis, where the end-effector of a redundant serial manipulator has to track a desired trajectory while some points on its kinematic chain satisfy one or more constraints. In addition, two manipulability indexes are taken into account in order to optimize the trajectory. The first index is defined in terms of the geometric Jacobian of the manipulator in the constrained configuration. The second index is based on the constrained Jacobian, which maps velocities from joint space to task space, taking into account the holonomic constraints. Three methods for solving the trajectory tracking problem are discussed. The first two, kinematic control (KC) and quadratic programming (QP), are widely discussed in literature. The third, sequential quadratic programming (SQP), is a new approach, unlike KC or QP, has as advantages (despite some shortcomings) not explicitly depend on pseudoinverse Jacobian, derivative from the desired trajectory and linearization of indexes or constraints. A discussion of these three methods is presented in terms of tracking error, constraint violation, singularity distance, among others through experiments performed on a Baxter collaborative robot.
Keywords: Engenharia elétrica
Rastreamento de trajetória
Manipuladores redundantes
Restrições holonômicas
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Department : Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Jul-2019
Publisher country: Brasil
Language: eng
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Engenharia Elétrica

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