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Representing Uncertain Spatial Transformations in Robotic Applications in a Structured Framework Leveraging Lie Algebra

Sewtz, Marco und Burkhard, Lukas und Luo, Xiaozhou und Dorscht, Leon und Triebel, Rudolph (2025) Representing Uncertain Spatial Transformations in Robotic Applications in a Structured Framework Leveraging Lie Algebra. International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research. Engineering and Technology Publishing. doi: 10.18178/ijmerr.14.1.1-9. ISSN 2278-0149.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://www.ijmerr.com/show-256-1985-1.html

Kurzfassung

Accurately representing spatial transformations in robotics is crucial for reliable system performance. Traditional methods often fail to account for internal inaccuracies and environmental factors, leading to significant errors. This work introduces a framework that incorporates uncertainty into transformation trees using Lie Algebra, offering a consistent and realistic computation of spatial transformations. Our approach models inaccuracies from sensor decalibration, joint position errors, mechanical stress, and gravitational influences, as well as environmental uncertainties from perception limitations. By integrating probabilistic models into transformation calculations, we provide a robust and adaptable solution for various robotic applications. The framework is implemented using a C++ library with a Python wrapper, leveraging hierarchical transformation trees to simplify kinematic chains and apply uncertainty propagation. Real-world examples demonstrate the framework's effectiveness: compensating for gravitational bending in a robotic arm and handling uncertainties in a mapping task with an uncertain kinematic. These applications highlight the framework's ability to enhance the accuracy and reliability of tasks such as manipulation, navigation, and interaction with environments. This contribution aims to advance robotic systems' performance by providing a comprehensive method for managing spatial transformation uncertainties.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/218735/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Representing Uncertain Spatial Transformations in Robotic Applications in a Structured Framework Leveraging Lie Algebra
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Sewtz, MarcoMarco.Sewtz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1662-534XNICHT SPEZIFIZIERT
Burkhard, LukasLukas.Burkhard (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9514-8494196597643
Luo, XiaozhouXiaozhou.Luo (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4315-366XNICHT SPEZIFIZIERT
Dorscht, LeonLeon.Dorscht (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Triebel, RudolphRudolph.Triebel (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:9 Januar 2025
Erschienen in:International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.18178/ijmerr.14.1.1-9
Verlag:Engineering and Technology Publishing
ISSN:2278-0149
Status:veröffentlicht
Stichwörter:robotics, transformation tree, uncertainty modeling, Lie Algebra
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Multisensorielle Weltmodellierung (RM) [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Perzeption und Kognition
Hinterlegt von: Sewtz, Marco
Hinterlegt am:11 Nov 2025 11:11
Letzte Änderung:12 Nov 2025 11:30

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