Control and Learning for Robotic Excavation
Notice bibliographique
Résumé
Despite a large body of research and engineering work in robotic excavation, spanning decades, commercially viable systems for fully autonomous excavation are still in their infancy. The challenge is that performance is strongly influenced by the conditions of interaction between the excavator and the material, which are typically unknown and changing throughout an excavation process. For example, material such as fragmented rock, is not homogeneous in size and composition, can be wet and sticky, or dry, depending on local factors, and it inherently moves and exposes new hidden material that is not visible prior to executing the excavation process. Thus, a fully autonomous solution for robotic excavation requires adaptation to these changing conditions in order to achieve consistent bucket filling performance. \n \nThe robotic excavation research presented in this thesis focuses on the development and study of control and learning approaches for autonomous loading of fragmented rock using robotic load-haul-dump (LHD) machines, which are utilized in underground mining; although, the developed approaches are applicable to surface loaders as well. Using an admittance-based dig control strategy for autonomous loading---which uses force feedback to regulate motion commands to a loader's bucket actuator for autonomous digging and loading---as a base control framework, preliminary field experiments are conducted with a 14-tonne capacity robotic LHD machine to gain insights into the science of the autonomous loading process. These insights are used to improve the overall dig controller design, which increases the controller's robustness and facilitates consistent bucket filling performance. This robust and consistent base control framework enables the use of simple learning algorithms to adapt the controller to changing material characteristics. An iterative learning algorithm is developed and validated, which adapts control parameters to track a desired bucket fill weight at each excavation pass. A material classification methodology is also developed and validated, which uses information in the controller's force feedback signal to classify excavation materials to further improve learning and adaptation. Compared to AI-based approaches that require many training samples and advanced computing, the developed control and learning approaches have practical significance as demonstrated through the full-scale field experiments.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».