Investigation and implementation of adaptive workplace restrictions for the KUKA LBR iiwa
Author
Aranzana Sanchez, Antonio
Term
4. semester
Education
Publication year
2022
Abstract
Dette speciale undersøger og implementerer adaptive arbejdsområderestriktioner for KUKA LBR iiwa ved at udvide en eksisterende controller til en redundant 7 DoF manipulator. Arbejdet fokuserer på, hvordan virtuelle begrænsninger kan afledes fra komplette 3D-modeller og integreres i robotstyringen for at begrænse det tilgængelige arbejdsrum. Robotens kinematik og dynamik modelleres med skrue-teori og styres med en energibevidst impedanskontrol. Tætte punktskyer af begrænsningsobjekter segmenteres med en robust multi-plan algoritme for at udtrække plane flader, som derefter importeres i softwaren for at definere relevante grænser. Løsningen er implementeret i C++ med KUKAs Fast Research Interface, med modeldata fra offentligt tilgængelig URDF og mesh-udarbejdelse i CloudCompare. Test på den fysiske KUKA LBR iiwa i laboratoriet demonstrerer, at hele områder af arbejdsrummet kan begrænses effektivt, og udvider tidligere kartesiske og led-rumsbegrænsninger til at omfatte begrænsninger baseret på fulde 3D-entiteter.
This thesis investigates and implements adaptive workplace restrictions for the KUKA LBR iiwa by extending an existing controller for a redundant 7 DoF manipulator. The work examines how virtual constraints can be derived from complete 3D models and integrated into the robot’s control to limit its reachable workspace. The robot’s kinematics and dynamics are modeled using screw theory and controlled with an energy-aware impedance controller. Dense point clouds of constraint entities are segmented with a robust multi-plane algorithm to extract planar surfaces, which are then imported into the software to define relevant limits. The solution is implemented in C++ using KUKA’s Fast Research Interface, with model data from publicly available URDF and meshes prepared in CloudCompare. Tests on the actual KUKA LBR iiwa in the laboratory demonstrate the feasibility of successfully restricting entire areas of the workspace, extending earlier Cartesian and joint-space restrictions toward constraints defined by full 3D entities.
[This summary has been generated with the help of AI directly from the project (PDF)]
Documents