Exploiting Kinematic Redundancy for Robotic Grasping of Multiple Objects

要約

人間は、手の豊富な自由度 (DoF) を調整して、日常生活のタスクを器用に実行します。
人間の戦略を模倣して、多自由度ロボットハンドの器用さを向上させます。
具体的には、制御可能なすべての DoF を参照して、その運動学的冗長性を活用することにより、ロボットハンドが複数のオブジェクトを把握できるようにします。
指先や手の内面に限定されない、任意の対向する手の表面領域でのペアワイズ接触を使用して把握を生成する、人間のような把握合成アルゴリズムを提案します。
握るための手の利用可能なスペースをモデル化するために、すべての指の指骨と手のひらの到達可能なスペースで構成される到達可能性マップを作成します。
制約付き最適化問題の定式化を導き、実行可能で安定した把握を解決します。
ロボットハンドが複数のオブジェクトを順番に把握できるようにするための反復プロセスを定式化します。
さらに、運動学的冗長性の活用を容易にするために、運動学的効率メトリックと関連する戦略を提案します。
さまざまな手の表面領域を使用して、単一および複数のオブジェクトの把握を生成することにより、アプローチを検証しました。
このような把持は、実際のロボットハンドでうまく再現できます。

要約(オリジナル)

Humans coordinate the abundant degrees of freedom (DoFs) of hands to dexterously perform tasks in everyday life. We imitate human strategies to advance the dexterity of multi-DoF robotic hands. Specifically, we enable a robot hand to grasp multiple objects by exploiting its kinematic redundancy, referring to all its controllable DoFs. We propose a human-like grasp synthesis algorithm to generate grasps using pairwise contacts on arbitrary opposing hand surface regions, no longer limited to fingertips or hand inner surface. To model the available space of the hand for grasp, we construct a reachability map, consisting of reachable spaces of all finger phalanges and the palm. It guides the formulation of a constrained optimization problem, solving for feasible and stable grasps. We formulate an iterative process to empower robotic hands to grasp multiple objects in sequence. Moreover, we propose a kinematic efficiency metric and an associated strategy to facilitate exploiting kinematic redundancy. We validated our approaches by generating grasps of single and multiple objects using various hand surface regions. Such grasps can be successfully replicated on a real robotic hand.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google