Combining and Decoupling Rigid and Soft Grippers to Enhance Robotic Manipulation

要約

ロボットアームが構造化されていない環境で日常業務を実行するには、これらのロボットがさまざまな物体を操作できなければなりません。
今日のロボットは、多くの場合、柔らかいグリッパーまたは硬いエンドエフェクターのいずれかを使用して物体を掴みます。
ただし、純粋に硬いグリッパーまたは純粋に柔らかいグリッパーには基本的な制限があります。ソフト グリッパーは不規則で重い物体を扱うのに苦労しますが、硬いグリッパーは小さくて多数の物体を掴むことができないことがよくあります。
したがって、この論文では、従来の剛性エンドエフェクターと新しい種類のソフト接着剤を統合するための機構および制御アプローチである RISO を紹介します。
物体を掴むとき、RISO は硬いエンドエフェクター (変形しない指で物体を挟む) および/または柔らかい素材 (切り替え可能な接着剤で物体を取り付けたり解放したり) を使用できます。
これにより、硬い機構と柔らかい機構を組み合わせたり分離したりすることで、操作能力が強化されます。
RISO を使用すると、ロボットは完全に硬いものから完全に柔らかいもの、そして硬いものから柔らかいものまでの範囲に沿って把握を行うことができ、重量の 100 万倍の範囲 (2 mg から 2 kg) にわたるリアルタイムの物体操作が可能になります。
RISO を開発するには、まず柔軟な切り替え可能な接着剤をモデル化して特性評価します。
次に、これらの柔らかい接着剤のシートを硬いエンドエフェクターの表面に取り付け、ロボット アームと人間のオペレーターが RISO を利用しやすくする制御戦略を開発します。
結果として得られた RISO グリッパーは、既存のグリッパーよりも多くのオブジェクトを持ち上げ、運び、解放することができ、参加者も RISO の使用を好んでいました。
全体として、私たちの実験結果とユーザー調査の結果は、RISO が容量とオブジェクトの多様性の両方において優れたグリッパー範囲を提供することを示唆しています。
ここでユーザー調査のビデオをご覧ください: https://youtu.be/du085R0gPFI

要約(オリジナル)

For robot arms to perform everyday tasks in unstructured environments, these robots must be able to manipulate a diverse range of objects. Today’s robots often grasp objects with either soft grippers or rigid end-effectors. However, purely rigid or purely soft grippers have fundamental limitations: soft grippers struggle with irregular, heavy objects, while rigid grippers often cannot grasp small, numerous items. In this paper we therefore introduce RISOs, a mechanics and controls approach for unifying traditional RIgid end-effectors with a novel class of SOft adhesives. When grasping an object, RISOs can use either the rigid end-effector (pinching the item between non-deformable fingers) and/or the soft materials (attaching and releasing items with switchable adhesives). This enhances manipulation capabilities by combining and decoupling rigid and soft mechanisms. With RISOs robots can perform grasps along a spectrum from fully rigid, to fully soft, to rigid-soft, enabling real time object manipulation across a 1 million times range in weight (from 2 mg to 2 kg). To develop RISOs we first model and characterize the soft switchable adhesives. We then mount sheets of these soft adhesives on the surfaces of rigid end-effectors, and develop control strategies that make it easier for robot arms and human operators to utilize RISOs. The resulting RISO grippers were able to pick-up, carry, and release a larger set of objects than existing grippers, and participants also preferred using RISO. Overall, our experimental and user study results suggest that RISOs provide an exceptional gripper range in both capacity and object diversity. See videos of our user studies here: https://youtu.be/du085R0gPFI

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google