Исследование характеристик системы предотвращения столкновений манипуляторов

Исследование характеристик системы предотвращения столкновений манипуляторов

Фиков Михаил Геннадьевич
Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК), программист, 194064, Санкт-Петербург, Тихорецкий пр., д. 21, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Варлашин Виктор Витальевич
ЦНИИ РТК, м.н.с., 194064, Санкт-Петербург, Тихорецкий пр., д. 21, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Материал поступил в редакцию 18 октября 2022 года.

Аннотация
В статье рассматривается задача детектирования и предотвращения столкновений манипуляторов друг с другом и взаимного столкновения звеньев одного манипулятора в виртуальной среде. В качестве способа решения задачи предлагается использовать симулятор, с помощью которого возможно моделировать физические законы реального мира с той или иной степенью достоверности, а также методы и алгоритмы определения столкновений в виртуальной среде. Разобраны способы представления объектов в среде, благодаря которым возможно быстро детектировать столкновения. Смоделирована подсистема контроля столкновений двух манипуляторов, управляемых человеком-оператором, в среде Unity, а также проведено исследование скорости её реакции.

Ключевые слова
Обнаружение столкновений, система контроля, моделирование, манипуляторы, Unity.

Благодарности
Результаты получены в рамках выполнения государственного задания Минобрнауки России FNRG-2022-0012 1021051302301-9-2.2.2 № 075-01623-22-01 «Разработка коллаборативного робота с ассистирующей двурукой антропоморфной манипуляционной системой для работы в пространствах малого объёма».

DOI
10.31776/RTCJ.10407

Индекс УДК 
004.896: 621.865

Библиографическое описание
Фиков М.Г. Исследование характеристик системы предотвращения столкновений манипуляторов / М.Г. Фиков, В.В. Варлашин // Робототехника и техническая кибернетика. – Т. 10. - № 4. – Санкт-Петербург : ЦНИИ РТК. – 2022. – С. 287-292. – Текст : непосредственный.

Литература

  1. Research on Collision Avoidance Control of Multi-Arm Medical Robot Based on C-Space / Zhao H. [et al.] // IEEE Access. – 2020. – Vol. 8. – No. 19642896. – Pp. 93219-93229. – DOI: 10.1109/ACCESS.2020.2994304 (дата обращения: 10.08.2022). – Text: electronic.
  2. FPGA-Based High-Performance Collision Detection: An Enabling Technique for Image-Guided Robotic Surgery / Zhaorui Zhang [et al.] // Front. Robot. AI, 31 August 2016. Sec. Biomedical Robotics. – 2016. – Vol. 3, p. 14. – URL: https://doi.org/10.3389/frobt.2016.00051 (дата обращения: 10.08.2022). – Text: electronic.
  3. Collision Avoidance Route Planning for Autonomous Medical Devices Using Multiple Depth Cameras / Mahmeen M. [et al.] // IEEE Access. – 2022. – Vol. 10, No. 21650079. – Pp. 29903-29915. – DOI:10.1109/ACCESS.2022.3159239 (дата обращения: 10.08.2022). – Text: electronic.
  4. Robot manipulator self-identification for surrounding obstacle detection / Wang X. [et al.] // Multimedia Tools and Applications. – 2017. – Vol. 76. – Pp. 6495-6520. – DOI:10.1007/s11042-016-3275-8 (дата обращения: 10.08.2022). – Text: electronic.
  5. Peterlik I. Distributed construction of configuration spaces for real-time haptic deformation modeling / Peterlik I., Filipovic J. // IEEE Transactions on Industrial Electronic. – 2011. – Vol. 58, No. 12157668. – Pp. 3205-3212. – DOI:10.1109/TIE.2009.2032438 (дата обращения: 10.08.2022). – Text: electronic.
  6. Vachhani L. Efficient FPGA realization of CORDIC with application to robotic exploration / Vachhani L., Sridharan K., Meher P. // IEEE Transactions on Industrial Electronics. – 2009. – Vol. 56, No. 10964697. – Pp. 4915-4929. – DOI:10.1109/TIE.2009.2026225 (дата обращения: 10.08.2022). – Text: electronic.
  7. Realtime collision avoidance using a robot manipulator with light-weight small high-speed vision systems / Morikawa S. [et al.] // Proceedings 2007 IEEE International Conference on Robotics and Automation. – 2007. – No. 9561762. – DOI:10.1109/ROBOT.2007.363083 (дата обращения: 10.08.2022). – Text: electronic.
  8. Charbel Fares. Collision Detection for Rigid Bodies: A State of the Art Review / Charbel Fares, Yskandar Hamam // International Conference Graphicon 2005, Novosibirsk Akademgorodok. – URL: http://www.graphicon.ru/ (дата обращения: 10.08.2022). – Text: electronic.
  9. Eberly. Dynamic Collision Detection using Oriented Bounding Boxes // Technical Report, Magic Software. – 2008. – 40 p. – URL: https://www.geometrictools.com/Documentation/DynamicCollisionDetection.pdf (дата обращения: 10.08.2022). – Text: electronic.

Полный текст статьи (pdf)