論文の概要: Pose-Parameterized Motion Planning and CBF-QP Self-Collision Filtering for a Long-Reach Drilling Boom

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.18855v1
• Date: Tue, 21 Jul 2026 08:41:49 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-22 19:05:05.361494
• Title: Pose-Parameterized Motion Planning and CBF-QP Self-Collision Filtering for a Long-Reach Drilling Boom
• Title（参考訳）: 長期掘削ブームにおけるポースパラメータ化運動計画とCBF-QP自己衝突フィルタ
• Authors: Mehdi Heydari Shahna, Tuomo Kivelä, Jouni Mattila,
• Abstract要約: ロングリーチ掘削ブームは、自己調整なしで連続的なポーズに到達しなければならない。 本研究では,ポーズパラメータ化計画とカプセル型制御バリア関数を組み合わせることにより,確立された手法を適用した。 提案手法は, ゼロIK故障を発生し, 複数方向の経路点を生成し, ミリレベル平均最終位置誤差を達成し, 報告しきい値以下のサンプルCBFマージンは記録しなかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.632189127068905
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Long-reach drilling booms must reach successive poses without self-collision. Moving from operator-supervised control toward autonomy requires collision-aware motion planning and execution. For the Sandvik SB60, this study adapts established methods by integrating pose-parameterized planning with a capsule-based control barrier function quadratic program (CBF-QP) in measured-state inverse kinematics (IK). A fixed task-specific parameter set within each task generates waypoints, detours, timed references, and chained motion without target-specific retuning. The offline detour planner screens candidate waypoints using 23 selected rod-segment-to-body-region distances, whereas the online CBF-QP filters joint velocities using 14 configured capsule-pair constraints from a nine-primitive whole-body capsule model. Evaluation considers two drilling tasks in a manufacturer-developed SB60 Simscape Multibody model: a five-target restricted-orientation tour and a three-target full-pose tour. Across several hundred thousand samples, the method produced zero IK failures, generated several detour waypoints, achieved millimetre-level mean final-position error, and recorded no sampled CBF margins below the reported thresholds.
• Abstract（参考訳）: ロングリーチ掘削ブームは、自己調整なしで連続的なポーズに到達しなければならない。 オペレータが監督する制御から自律へ移行するには、衝突を意識した動作計画と実行が必要である。 Sandvik SB60では, 実測状態逆運動学(IK)におけるポーズパラメータ計画とカプセル型制御バリア関数二次計画(CBF-QP)を統合することにより, 確立された手法を適用した。 各タスク内で設定された固定されたタスク固有のパラメータは、目標固有の修正なしにウェイポイント、デトゥール、タイムド参照、連鎖された動きを生成する。 一方、オンラインCBF-QPは、9プリミティブ全体カプセルモデルからカプセルペアの制約を設定した14個の共同速度をフィルタリングする。 評価では、製造メーカーが開発したSB60シムスケープ・マルチボディモデルにおいて、5つの目標の制限方向ツアーと3つの目標のフルポジションツアーという2つのドリル作業が検討されている。 数十万のサンプルに対して, ゼロIK故障を発生し, 複数方向の経路点を生成し, ミリメートルレベルの平均最終位置誤差を達成し, 報告されたしきい値以下ではサンプルCBFマージンは記録されなかった。

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