Steering Flexible Linear Objects in Planar Environments by Two Robot Hands Using Euler’s Elastica Solutions

要約

ロボットハンドによるケーブル、ワイヤー、生鮮食品などの柔軟な物体の操作は、ロボット把握機構において特別な課題となります。
この論文では、2 つのロボットハンドによる平面環境における柔軟な線状物体のステアリングを検討します。
弾性の非伸縮性ロッドとしてモデル化された柔軟な線形オブジェクトは、等しい終点接線を維持しながら、グリップ終点の位置を変更することによって操作されます。
柔軟な線形オブジェクトの形状には、オイラーのエラスティカと呼ばれる、把握終点の位置と接線に関して閉じた形式の解決策があります。
本論文は,最適制御フレームワークの下でエラスティカ解を取得し,次にそのエラスティカ解を使用して,柔軟な線形オブジェクトの非自己交差,安定性および障害物回避のための閉形式基準を取得した。
新しいツールは、障害物がまばらに配置された平面環境で柔軟な線形オブジェクトを操縦するための計画スキームに組み込まれています。
このスキームは完全に実装され、詳細な例で実証されています。

要約(オリジナル)

The manipulation of flexible objects such as cables, wires and fresh food items by robot hands forms a special challenge in robot grasp mechanics. This paper considers the steering of flexible linear objects in planar environments by two robot hands. The flexible linear object, modeled as an elastic non-stretchable rod, is manipulated by varying the gripping endpoint positions while keeping equal endpoint tangents. The flexible linear object shape has a closed form solution in terms of the grasp endpoint positions and tangents, called Euler’s elastica. This paper obtains the elastica solutions under the optimal control framework, then uses the elastica solutions to obtain closed-form criteria for non self-intersection, stability and obstacle avoidance of the flexible linear object. The new tools are incorporated into a planning scheme for steering flexible linear objects in planar environments populated by sparsely spaced obstacles. The scheme is fully implemented and demonstrated with detailed examples.

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