Dynamic guidance virtual fixture for hydraulic manipulator via learning from demonstration

固定装置 弹道 控制理论(社会学) 计算机科学 任务(项目管理) 约束(计算机辅助设计) 控制工程 模拟 工程类 控制(管理) 人工智能 机械工程 物理 系统工程 天文
作者
Min Cheng,Renming Li,Ruqi Ding,Shaqi Luo
出处
期刊:Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science [SAGE Publishing]
卷期号:237 (4): 952-962 被引量:1
标识
DOI:10.1177/09544062221124019
摘要

Operating heavy-duty hydraulic manipulators with a master-slave control system is very challenging to execute complex tasks in unstructured environments. In this paper, to improve the operational efficiency for performing repetitive tasks, we designed a dynamical guidance virtual fixture via learning from demonstration to assist the operation. A data fitting method is proposed by reconstituting the control vertexes to address the operation noises caused by response lag and oscillation tendency of hydraulic manipulators, such that a smooth nominal trajectory is obtained and used to generate the virtual fixture. Then, a pipe-constraint guidance virtual fixture is designed with multiple control modes to meet the demands of free and constraint motion. Comparative tests were carried out with a 3-DOF hydraulic manipulator to perform trajectory tracking tasks and movement within a limited space. Compared with no assistance, the results show that the average time of task completion can be reduced by over 50% with the proposed guidance virtual fixture. Besides, the mental pressure of the operator can be reduced since collision avoidance can be easily achieved.
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