Parallel-Jaw Gripper and Grasp Co-Optimization for Sets of Planar Objects

要約

我々は、複数の物体に使用する平面平行ジョーグリッパーを最適化するためのフレームワークを提案します。
汎用グリッパーとグリップの接触位置の最適化は両方ともよく研究されていますが、グリップとそれを実行するためのグリッパーの形状の同時最適化についてはあまり注目されていません。
そのため、私たちのフレームワークは、多角形オブジェクトのセットを安定して把握するために最適化されたグリッパーを合成します。
固定数の接触とそれらのオブジェクト面およびグリッパ ジョーへの割り当てを考慮すると、フレームワークはこれらの面に沿った接触位置、各把握のグリッパ ポーズ、およびグリッパ形状を最適化します。
私たちの重要な洞察は、グリッパージョーに固定されたフレームで形状と接触の制約を設定し、拡張ラグランジュ定式化を介して把握安定性とグリッパー形状モデルで制約の線形性を活用することです。
これらを組み合わせることで、扱いやすい非線形プログラムの実装が可能になります。
私たちの方法をいくつかの例に適用します。
最初の例示的な問題は、可能な限り幾何学的に単純な解決策の発見を示しています。
別の例では、空間が制限され、複数のオブジェクトが互いに同じフィーチャによって接触することが強制されます。
最後に、ツールセット把握の例は、私たちのフレームワークが複雑な現実世界のオブジェクトに適用されることを示しています。
ツールセットのつかみの物理的な実験を提供します。

要約(オリジナル)

We propose a framework for optimizing a planar parallel-jaw gripper for use with multiple objects. While optimizing general-purpose grippers and contact locations for grasps are both well studied, co-optimizing grasps and the gripper geometry to execute them receives less attention. As such, our framework synthesizes grippers optimized to stably grasp sets of polygonal objects. Given a fixed number of contacts and their assignments to object faces and gripper jaws, our framework optimizes contact locations along these faces, gripper pose for each grasp, and gripper shape. Our key insights are to pose shape and contact constraints in frames fixed to the gripper jaws, and to leverage the linearity of constraints in our grasp stability and gripper shape models via an augmented Lagrangian formulation. Together, these enable a tractable nonlinear program implementation. We apply our method to several examples. The first illustrative problem shows the discovery of a geometrically simple solution where possible. In another, space is constrained, forcing multiple objects to be contacted by the same features as each other. Finally a toolset-grasping example shows that our framework applies to complex, real-world objects. We provide a physical experiment of the toolset grasps.

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