多边形对象四指抓取规划方法

利用瞬心三角形概念和性质表示平面四指抓取的形封闭性,建立平面四指抓取方案的形封闭性的判别方法,建立四条边界上是否存在形封闭的抓取接触点位置的判断方法。研究了多边形对象的四条抓取边界上的手指接触位置分布的自动规划问题。该方法可以建立满足形封闭条件的四个手指位置的函数关系,为机器人抓取的质量评价提供数学基础。     

三指手抓取力封闭性的简单判别算法

根据力封闭抓取的定义建立了利用严格内力的存在条件进行三指灵巧手力封闭抓取判别的研究方法,构建了三指灵巧手力封闭抓取的等价判别算法。在手指指端与物体构成有摩擦的固定点接触模型的前提下,三指灵巧手力封闭抓取条件等价于抓取矩阵满秩并存在严格内力。首先,基于对物体表面接触位置的几何特性分析,建立了摩擦扇存在条件,每个指端接触点的内法矢与接触平面所成夹角小于接触点摩擦圆锥角;其次,通过研究接触点摩擦扇边界线及其交点的相互位置关系,推导了内力汇交多边形的存在条件,任意两个摩擦扇的边界线交点中,至少有一个位于第3个摩擦扇的严格内部,或者至少有3个边界线交点位于第3个摩擦扇边界线上;最后,在考虑内力平衡关系的基础上,建立了基于矢量计算的三指灵巧手力封闭抓取的快速判别算法。     

多边形物体带摩擦抓取的最优规划算法

多指机械手抓取物体时,需要选取手指和物体的接触位置,最大限度地抑制外来扰动,实现稳定抓取.基于此,考虑n指抓取任意多边形的情况,将各方向上多指手可平衡的最大外力螺旋作为优化指标,提出一种满足力封闭条件的初始抓取位置规划算法.经过仔细分析原始力螺旋集合的特点和优化指标在力螺旋空间的几何意义和物理意义,构造线性规划算法来求取给定初始抓取位置下改进抓取性能的最优方向.从初始位置出发,提出一种不断向最优方向改进抓取性能,最后收敛到最优抓取位置的迭代算法.计算实例表明,初始抓取位置规划算法能获得性能较优的初始抓取位置,同时由于最优抓取位置迭代算法每步均在最优方向上作改进,因此算法迭代步数少,运行效率高,计算结果达到或接近全局最优指标.     

基于最大力螺旋多指手抓取规划

机器人多指手抓取物体时,为了保证抓取稳定性,必须对手指与被抓物体之间的接触位置进行合理的布局,寻求最佳的抓取位置.基于此,提出基于最大力螺旋的多指手抓取规划方法,将多指手可以平衡的最大外力螺旋作为评价规划的性能指标,建立力封闭约束条件下抓取位置与最大外力螺旋优化模型,并运用神经网络进行仿真,将该方法与基于广义力椭球方法进行比较.前者弥补了广义力椭球方法的局限性,可以清楚地描述多指手抓取位置与可平衡外力螺旋之间的对应关系,定量地描述被抓物体的稳定性程度,使得抓取规划的判断更直观、更具有实用性.     

机器人多指手抓取运动学研究综述

对国内外在机器人多指手抓取运动分析研究领域取得的进展及研究现状进行了综述。介绍了常用的抓取模型,分析了接触构形的力封闭与形封闭性及判别条件和抓取质量主要评价指标,归纳了抓取规划和接触力求解的典型方法。指出了多指手抓取运动学方面有待进一步研究的问题。     

三指灵巧手内力汇交多边形存在性判别算法

抓取内力对三指灵巧手实现稳定抓取具有重要的作用.当手指指端与物体构成有摩擦的固定点接触模型时,三指内力必须位于相应接触点摩擦扇内并交于内力汇交多边形内的一点.因此,内力优化算法的研究必须建立在内力汇交多边形存在的基础之上.基于对物体表面接触位置的几何特性分析,建立摩擦扇存在条件,每个指端接触点的内法矢与接触平面所成夹角小于接触点摩擦圆锥角.通过研究接触点摩擦扇边界线及其交点的相互位置关系,推导内力汇交多边形的存在条件,任意两个摩擦扇的边界线交点中,至少有一个位于第三个摩擦扇的严格内部,或者至少有3个边界线交点位于第三个摩擦扇边界线上.最后构建判别三指内力汇交多边形存在性的通用算法,由此可确定能实现对指端操作力起调整作用的自平衡内力.结合抓取实例说明了判别算法的有效性.     

机器人多手指抓取和适应性夹具夹持的封闭性和可达性

本文讨论了机器人多手指抓取和适应性夹具设计的共同特点和理论基础。提出了刚体点接触下的约束锥和自由锥的概念,研究了两者的对偶性;推导了定位确定性条件,抓取封闭性条件,可达性和可分离性条件;严格定义了刚体点接触的约束度和自由度;建立了刚体在点接触约束下瞬时运动分析的几何理论,给出了封闭性和可达性的代数判别准则和计算机自动判别方法。为机器人抓取规划,适应性夹具设计提供了理论依据和实现方法。     

机器人多指手及其抓取机制的研究进展

对国内外在机器人多指手样机研制和抓取机制领域所取得的最新进展及研究现状进行综述.介绍国内外机器人多指手的样机模型和最新研制进展,提出今后多指手研究发展方向及必然趋势.归纳多指手在抓取机制方面的典型研究方法,总结抓取力封闭性与形封闭性的研究成果及存在的不足,指出在多指手研究方面有待进一步解决的问题.     

基于傅里叶描述子的平面物体表征与抓取规划

针对传统抓取规划方法难以计算复杂轮廓物体、计算量大耗时长的弊端,以及基于深度学习的抓取规划方法物理模型简单、训练集制作耗时长的缺陷,提出了一种基于傅里叶描述子的平面物体表征及抓取规划方法。对物体进行图像采集和轮廓提取,将以散点形式表示的轮廓转化为傅里叶描述子,提取高阶项从而还原物体轮廓,构造了轮廓的参数方程。根据轮廓参数方程和接触点位置,使用不同接触模型构造抓取映射矩阵,采用凸包推进算法计算不同抓取位姿在力 力矩空间上的抓取性能指标。基于抓取性能指标,采用一种改进的粒子群方法进行抓取点规划,在二指夹持器和四指夹持器模型上进行了仿真验证。     

仿人四指灵巧手的抓持能力分析

对四指仿人灵巧手的结构及单手指运动学及动力学进行了分析,为深入地研究该灵巧手的控制提供了理论依据。在ADAMS中进行了灵巧手抓取物体仿真实验,实时得到手指与抓取物体间的接触力值。并利用有限元方法分析了灵巧手在强力抓取时的手指结构的力学性能,验证了该灵巧手可以达到实现设计目标所要求的抓取载荷。为抓取实验提供了抓取物体重量的理论分析依据。