Manipulation is one of the main tasks performed by the robots which strive to replace human effort in every possible way. Manipulation tasks have evolved from the industrial robots which performed pick and place operations to the present era of co-operative manipulation by multiple robots. The work presented here would focus on the problem of planar manipulation of objects in a plane. The obvious difficulties of manipulating heavy and complex shaped objects by a single robot has led to the increasing research in areas of co-operative manipulation. Moreover, employing multiple robots increases the sensing capabilities through sensor integration, facilitates aggregation of effort and opens up possibilities of forming closures around the object to be manipulated.
Most of the previous research works in the area of cooperative manipulation focus on a certain type of object geometry or a narrow range of prey. The recent shift of research to closure based techniques have increased the range of prey considerably. Closure based technique focuses on establishing a configuration of robots around the prey such that the prey can never escape through the robots. Such a configuration, commonly referred to as the inescapable configuration is derived from the geometry and orientation of the prey. Moving the robots, maintaining this configuration results in transport of the prey. Thus it reduces the problem of manipulation to a geometric plane. The major drawback of a closure based methodology is the excessive dependence on orientation and shape of the object and the positions of other robots in the group. Estimating the geometry of the prey, tracking the prey orientation and tracking the positions of other robots are big challenges in a practical scenario while they are prerequisites for closure formation.
In this work we focus on the development of a geometry independent methodology for manipulation of arbitrary objects in a plane. The suggested algorithm is independent of the orientation of object and positions of other robots in the group. It follows a simple command based infrared communication structure which is easy to implement and there is minimal data sharing between the robots. The algorithm is explained in the light of a dedicated robot designed to suit the hardware requisites. A multi-robot simulation environment has been created in MATLAB which replicate the real scenario The performance of the algorithm would be analyzed with the help of simulations under various scenarios.
매니퓰레이션은 인간의 노력을 대체하기 위해 다양한 방면을 통해 로봇에 의해 수행된다. 로봇에 의한 조작 작업은 단일의 로봇에 의해 수행되었으나 여러 로봇에 의해 협업되는 방식으로 진화하였다. 본 연구에서는 평면상에서의 군집 협업 로봇의 조작에 대해 다룬다. 단일의 로봇이 수행하지 못했던 무겁고 복잡한 형태의 물체를 여러 로봇의 협업을 통해 이동조작 할 수 있다. 또한 여러 로봇을 도입함으로써 센싱 범위를 확장시키고 여러 로봇이 상호 협력하여 목적이 되는 물체를 둘러싸는 조작이 가능하다.
대부분의 선행연구는 정해진 형상의 물체나 작은 크기의 물체에 대해 이루어져 왔다. 물체의 기하학적인 특성에 의해 이런 로봇의 조작이 결정된다. 이러한 방법은 동역학적인 복잡한 구속조건이 아닌 기하학적인 문제로 단순화 되는 장점을 가지지만 물체의 기하학적인 특성에 크게 종속된다는 단점이 있다. 군집 협업 로봇의 조작에 있어 물체의 기하학 특징을 추출한다는 것은 복잡한 문제였다.
본 연구에서는 임의의 형상을 가진 기하독립체의 이동 조작 방법에 대해 다룬다. 로봇들이 독립적으로 동시에 물체를 조작하는 것이 아니라 로봇 간의 상대정인 통신으로 조작되기 때문에 제안된 알고리즘은 물체 형상의 정보와 로봇의 절대적인 위치가 필요 없다. 따라서 물체와 로봇의 위치 및 방향에 독립적인 것이 핵심이다. 알고리즘은 MATLAB 기반으로 개발된 시뮬레이터로 검증되었으며 여러 상황별로 분석되었다.
