Self-Contained and Automatic Calibration of a Multi-Fingered Hand Using Only Pairwise Contact Measurements

要約

追加の外部センサーやツールを必要とせずに自動的に実行できる自己完結型の校正手順は、特に複雑なロボット システムにとって大きな利点です。
ここでは、複数の指を持つロボット ハンドの運動学が、指の先端をペアごとに移動して接触させることによってのみ正確に校正できることを示します。
このための唯一の前提条件は、たとえば関節 (DLR-Hand II など) または触覚皮膚のトルク感知による高感度の接触検出です。
特定の関節構成の測定関数は、モデル化された指先の形状間の距離ですが、実際の測定値は常にゼロです。
詳細な分析により、この接触ベースのキャリブレーションは、手で物体を操作するために必要なすべての量、つまり指先の差分ベクトルを決定し、外部の視覚追跡システムを使用したキャリブレーションと同じくらい感度が高いことを証明しました。
そしてマーカー。
初期の運動学的不確実性にもかかわらず、最適なサンプルジョイント構成の選択と接触の探索動作を含む、完全なキャリブレーションスキームについて説明します。
トルク制御された 4 フィンガー DLR-Hand II の実世界の校正実験では、17.7 mm の最大誤差がわずか 3.7 mm に削減できました。

要約(オリジナル)

A self-contained calibration procedure that can be performed automatically without additional external sensors or tools is a significant advantage, especially for complex robotic systems. Here, we show that the kinematics of a multi-fingered robotic hand can be precisely calibrated only by moving the tips of the fingers pairwise into contact. The only prerequisite for this is sensitive contact detection, e.g., by torque-sensing in the joints (as in our DLR-Hand II) or tactile skin. The measurement function for a given joint configuration is the distance between the modeled fingertip geometries, but the actual measurement is always zero. In an in-depth analysis, we prove that this contact-based calibration determines all quantities needed for manipulating objects with the hand, i.e., the difference vectors of the fingertips, and that it is as sensitive as a calibration using an external visual tracking system and markers. We describe the complete calibration scheme, including the selection of optimal sample joint configurations and search motions for the contacts despite the initial kinematic uncertainties. In a real-world calibration experiment for the torque-controlled four-fingered DLR-Hand II, the maximal error of 17.7mm can be reduced to only 3.7mm.

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