编辑:机器人变形对象的把握和操作

在大多数机器人应用程序的物理机器人与环境之间的相互作用是一个基本功能。在这种背景下,能够掌握和操作对象与机器人系统和设备在一个安全的和健壮的方法一直是一个重要和富有挑战性的研究课题在机器人了至少五年。这种能力尤为重要,当需要高性能和/或当需要执行复杂的任务在一个动态的、非结构化的环境中。

问题已经被考虑传统建模quasi-statically理想条件,允许其代表作为标准的多体系统,机械手链接和物体是刚体,机器人关节理想,被定义为接触点,摩擦可以使用简单的模型,描述等等。所有这些假设允许管理的问题简单的数学模型,可用于机械设备的设计,以及在开发。所需的传感系统和控制策略的执行复杂的任务。

如今,机器人越来越多地传播以外的刚性和结构化工业生产细胞动态变化的环境中,可能包括人类、开放一组广泛的新应用和挑战,在机器人操纵的对象(如水果和蔬菜,面料,等等),甚至机器人结构本身是兼容的材料做的,有不确定的形状和位置,并能进行大型的、复杂的变形力时。在这些情况下,前面提到的清晰和明确的建模假设不能被应用。

机器人必须与可变形物体在几个工业和生产环境,例如,制造、物流、农业、以及交互式机器人应用程序,如机器人手术,家庭机器人和康复机器人,等等。

在本研究课题中,我们关注有趣的和仍然开放的研究把握和操作可变形物体的挑战。

问题包括:1)操作对象的建模和估计的形状变形时,2)评估对象的材料特性,如弹性和可塑性,3)对象跟踪和状态估计在操纵,4)夹具设计,利用柔软和适应性,以避免对象或机器人损坏,5)机器人感知与变形系统和传感器系统的掌握和操纵,操纵变形系统的计划和控制,7)学习和适应变形对象掌握和操作,等。很明显,应对这些挑战涉及到机器人的几乎所有方面:建模与仿真,硬件设计、传感、计划和控制等。

这个研究课题的论文包括展示机器人的主题把握和操作的可变形物体可以解决来自不同的、互补的观点,从设计合适的触手和末端效应器,利用柔软,因此能够适应抓住对象在一个健壮的和安全/精致的方式,传感系统的开发,这些可变形机器人设备的计划和控制计划。

古典掌握和操作模型是基于假设物体是刚体,但这一假设应如何修改包括可变形物体吗?关于建模方面(Arriola-Rios et al。),概述了可用的方法来代表可变形物体的形状和动态。从这个出发点,作者提出一个审查现有的工作可以学到这样的模型和估计和运动规划和控制方法可以用来实现预期的变形。

可变形物体的自由度的数目和它们的配置之间的关系的复杂性(形状)和应用要求的发展具体的估计和控制变形的方法。在(桑切斯等。)作者提出一个新颖的管道来解决这个问题只基于力传感和有限元法(有限元模型)的对象。管道结合了传感器模型,变形模型和姿态控制器。传感器模型计算变形的接触力模型,然后更新操作对象的体积网格。控制器用于变形网格的对象,对达成预期的目标。

一个有趣的应用程序提出了(Aghajanzadeh et al。)变形线性对象操作的一般问题进行调查。更具体地说,作者考虑一个弹性线性对象,它的一个端点是固定的,和另一个点可以由机械手臂抓住。对于这个结构,不同的把握力量应用于对象配置相关的数学模型是可用的。作者提出一个模范自由控制方法上的任意点对象的状态,允许机器人操纵的对象没有任何知识的模型参数或离线信息对象的变形,通过使用一种自适应控制策略。主应用程序认为本文是植物抓住农业。

基准和测试过程的可用性是很重要的掌握和操纵系统的性能评估和比较它们与其他可用的解决方案。在这种背景下,国家标准与技术研究所的发展性能测试和相关工件基准研究领域的机器人装配,包括许多非刚性的组件操作代表的线束和皮带传动组件来支持研究领域的可变形对象的把握和操作。摘要(金布尔et al。)提出了一组四个任务董事会代表基准把握评价、评分标准和方法比较机器人系统装配时间与人类的性能。

作者的贡献

所有作者列出了一大笔,直接和知识贡献的工作,批准发布。

的利益冲突

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