Sensor-based motion planning for a robotic manipulator
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2013-08-26
Department
Major/Subject
Automaatio- ja systeemitekniikka
Mcode
AS3001
Degree programme
AUT - Automaatio- ja systeemitekniikka
Language
en
Pages
13 + 108
Series
Abstract
When teleoperating a manipulator, obtaining sufficient situational awareness is often difficult. The operator's task can be made easier by automatically taking care of supporting tasks, such as collision avoidance, enabling the operator to concentrate on the manipulation task. In this work planning based collision avoidance methods for a robot manipulator in a changing unstructured environment are studied. Sensor based motion planning system is developed. The system detects the environment using a three-dimensional range sensor and produces an occupancy grid map. Three motion planning algorithms based on rapidly exploring random trees (RRT) are compared based on the planning time of the algorithm, the execution time of the planned motion and the end effector movement caused by the motion. For the experiments the motion planning system was implemented using Kinova JACO robot arm as the manipulator and Microsoft Kinect as the sensor. RRT-based algorithms were found to be suitable for this kind of motion planning systems. Of the algorithms compared, RRT-Connect was the fastest, but RRT* produced the best solution paths. The selection of algorithm depends on the relative value of path quality and solution speed and is application dependent.Teleoperoitaessa manipulaattoria riittävän tilannetietoisuuden välittäminen operaattorille on haastavaa. Operaattorin työtä voidaan helpottaa hoitamalla automaattisesti manipulaatiotehtävää tukevia tehtäviä, kuten törmäyksen välttämistä. Tässä työssä tutkitaan suunnittelupohjaisia menetelmiä robottimanipulaattorin törmäyksen välttämiseen muuttuvassa ja etukäteen tuntemattomassa ympäristössä. Työssä toteutettu anturipohjainen liikesuunnittelujärjestelmä havainnoi ympäristöä kolmiulotteista etäisyysmittausta hyödyntäen ja muodostaa siitä varauskartan. Kolmea nopeasti tutkiviin satunnaispuihin (RRT) perustuvaa liikesuunnittelualgoritmia vertaillaan suunnitteluun kuluneen ajan, liikkeen suoritusajan ja työkalun kulkeman matkan suhteen. Kokeita varten järjestelmä toteutettiin Kinova JACO manipulaattoria ja Microsoft Kinect anturia hyödyntäen. Kokeissa havaittiin RRT algoritmien soveltuvan tämän tyyppisiin liikesuunnittelujärjestelmiin. Vertailluista algoritmeista RRT-Connect oli nopein, mutta RRT* tuotti parhaan ratkaisun. Algoritmin valinta riippuu ratkaisun laadun ja suunnitteluun käytetyn ajan välisestä arvotuksesta ja siten sovelluskohteesta.Description
Supervisor
Kyrki, VilleThesis advisor
Terho, SamiKeywords
Robot manipulator, Collision detection, Path planning, Sampling-based planning, Rapidly exploring random trees, Manipulaattori, Törmäystarkastus, Liikkeensuunnittelu, Näytteistykseen perustuva liikesuunnittelu, Nopeasti tutkivat satunnaispuut