综合重力的稳定抓取分析及其应用

稳定抓取物体是机器人研究中的重要研究课题。本文借助部分力封闭理论，将重力作为接触力，给出了刚体平衡方程与部分力封闭间的关系，得到了相对较弱的物体稳定抓取条件。文中结论对控制机器人并行手爪稳定抓取移动物体有普遍意义。     

机器人多指抓取力封闭分析的非线性规划算法

提出了一个同时适于机器人多指抓取力封闭定性与定量分析的非线性规划算法。从抓取的力平衡方程出发,研究了外力旋量空间与任一接触处操作力空间之间的关系。在接触力空间定义了约束力集、严格约束力集及法向力集,分析了三者之间的关系。基于摩擦约束的凸性,给出了力封闭和部分力封闭的充要条件,推导了相应的判别算法。提出了衡量抓取接触稳定性的定量指标。最后做了实例说明。     

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。     

多指灵巧手抓取规划方法综述

对多指灵巧手的抓取规划方法的研究现状进行了综述。介绍了形封闭的相关概念，对抓取规划方法进行了分类，介绍了具有代表性的方法并阐述其特点。讨论了该领域存在的问题及其可能的解决策略。     

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。     

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。     

机器人多指操作的抓取力分析和实时优化

在非线性摩擦锥约束转换为对称矩阵正定线性约束的基础上,首先将抓取力摩擦锥约束进一步转换为线性矩阵不等式约束,使抓取力封闭判别问题转化为带线性矩阵不等式约束的可行解问题,完成抓取的力封闭条件判别,然后根据摩擦锥的正定线性约束矩阵和抓取力平衡约束矩阵的分块特性和稀疏特性,实现多指滚动操作实时抓取力优化计算.最后在多指手实验平台上实现并验证了算法.     

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.     

木材抓具抓取安全性的分析研究

面对南方桉树人工林归楞作业所设计的木材抓具在进行木材抓取时,为保证抓具能够安全可靠的抓紧和提升木材,需对其进行木材抓取时的安全性进行分析论证。在进行木材抓取时,木材抓紧阶段木材受力是否封闭和木材提升阶段木材倾覆角是否合理是评价木材抓具抓取安全性的两个最关键指标。在木材抓紧阶段,对于单根木材,用公共摩擦锥证明了单根木材的三点夹持力封闭;对于木材整体,用三维空间夹持力封闭三条件证明了木材整体夹持力封闭。在木材提升阶段,通过对两种不同抓取位置的木材进行受力分析,得出在木材提升阶段木材重心在抓具外为一种危险工况。并根据危险工况下抓具的力学形变、各形变之间满足的几何关系及木材受力平衡等条件对提升阶段进行了力平衡建模。根据所建模型,在理论上分析讨论了各因素对木材倾覆角影响并对理论分析结果进行了实机验证,结果表明:由于没有考虑到木材变形,导致倾覆角实际测量值普遍小于理论计算值,但数值相差不大,结果可以接受,证明所建的木材抓具提升木材模型是可行的。