ICRA的5篇最佳操作機(jī)械手論文逐個(gè)看 | ICRA 2017

雷鋒網(wǎng)AI科技評(píng)論按：ICRA全稱為“IEEE International Conference on Robotics and Automation”（機(jī)器人與自動(dòng)化會(huì)議），是機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域最有影響力的國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議之一。ICRA 2017于5月29日至6月4日舉行，雷鋒網(wǎng)AI科技評(píng)論從新加坡帶來(lái)一線報(bào)道。該會(huì)議舉辦期間，雷鋒網(wǎng)將圍繞會(huì)議議程及獲獎(jiǎng)?wù)撐恼归_(kāi)系列專題報(bào)道，敬請(qǐng)期待。 

Analyzing Achievable Stiffness Control Bounds of Robotic Hands with Compliantly Coupled Finger Joints（使用手指關(guān)節(jié)柔性耦合實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械手強(qiáng)度控制界限的分析） 

作者：Rao, Prashant; Thomas, Gray; Sentis, Luis; Deshpande, Ashish 

摘要：目前機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)收斂到使用低慣性和肌腱驅(qū)動(dòng)的策略。由于肌腱驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人手指是串行鏈系統(tǒng)，柔性肌腱的線路策略會(huì)導(dǎo)致多關(guān)節(jié)之間的自由度的耦合。這篇論文提出了一種針對(duì)這種耦合被動(dòng)關(guān)節(jié)串行鏈剛度的綜合分析方法。在最大限度下實(shí)現(xiàn)的剛度控制邊界耦合，并同時(shí)保持執(zhí)行器的被動(dòng)狀態(tài)，通過(guò)對(duì)這種情況下的邊界分析，從而得以評(píng)估這種耦合設(shè)計(jì)的實(shí)際效果。有了這種方法，便可以形成最終的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指導(dǎo)方案。遵循這種方案，就可以智能的進(jìn)行結(jié)構(gòu)件排列（包含機(jī)械彈簧）以及傳輸策略設(shè)計(jì)和選型，如：柔性線路，皮帶輪尺寸，并提供內(nèi)在穩(wěn)定性和可定制的高性能操作下使用的機(jī)械手的控制器剛度限制數(shù)據(jù)。 

Integrating Motion and Hierarchical Fingertip Grasp Planning（機(jī)械手的集成運(yùn)動(dòng)和分等級(jí)的指尖抓取動(dòng)作規(guī)劃） 

發(fā)表在《IEEE Transactions on Robotics》上的論文，作者：Haustein, Joshua Alexander; Hang, Kaiyu; Kragic, Danica 

摘要：在這篇論文中，作者呈現(xiàn)了一種對(duì)高質(zhì)量指尖抓取動(dòng)作進(jìn)行檢索并同時(shí)實(shí)現(xiàn)無(wú)碰撞的手臂機(jī)械運(yùn)動(dòng)的算法。這種算法結(jié)合了雙向采樣為基礎(chǔ)的動(dòng)作規(guī)劃方案，并包含了分等級(jí)的優(yōu)化程序。與其他方法不同的是，這種算法并沒(méi)有使用常見(jiàn)的分步做法，而是通過(guò)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃引導(dǎo)下接近無(wú)碰撞的配置實(shí)現(xiàn)指尖抓取優(yōu)化方案。論文中描述了該算法的實(shí)際驗(yàn)證場(chǎng)景。作者使用一個(gè)具有13個(gè)自由度（DOF）的操作機(jī)械手，表現(xiàn)了該算法在復(fù)雜場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量抓取動(dòng)作規(guī)劃的能力。另外，作者還通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了這種算法可實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手集成動(dòng)作的優(yōu)越性。 

論文鏈接：http://www.cas.kth.se/~haustein/pdfs/haustein2017.pdf

Design of a Simplified Compliant Anthropomorphic Robot Hand（一種簡(jiǎn)化柔性擬人機(jī)器人手的設(shè)計(jì)） 

作者：Wiste, Tuomas; Goldfarb, Michael 

摘要：這篇論文介紹了SCCA機(jī)械手，這是一種使用5個(gè)電機(jī)，并為重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)在實(shí)際環(huán)境中進(jìn)行抓取動(dòng)作的簡(jiǎn)約設(shè)計(jì)方案。值得注意的特點(diǎn)包括一個(gè)新穎的雙向肌腱驅(qū)動(dòng)方案（驅(qū)動(dòng)器的偏執(zhí)力與手指彎曲的方向相同），一個(gè)額外制作的硬殼式鋼結(jié)構(gòu)（提高了特征的密度和減少了零件的數(shù)量），通過(guò)一系列的柔性驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)的低抓取阻抗，減震設(shè)計(jì)，以及擬人化的速度、強(qiáng)度和尺寸。除了對(duì)設(shè)計(jì)方案的介紹，論文中還提供了給予機(jī)械手速度，力量能力和八種手部抓取和動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)結(jié)果。 

Optimal, Sampling-Based Manipulation Planning（一種優(yōu)化的，基于采樣的操作規(guī)劃方案） 

作者：Schmitt, Philipp Sebastian; Neubauer, Werner; Feiten, Wendelin; Wurm, Kai M.; v. Wichert, Georg; Wolfram Burgard 

摘要：當(dāng)機(jī)械手實(shí)行操作命令時(shí)，它需要知道自己需執(zhí)行的動(dòng)作步驟和如何實(shí)現(xiàn)抓取和釋放一個(gè)物體。對(duì)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)和物體的運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行推理導(dǎo)致了高維度配置空間中的多模態(tài)規(guī)劃的問(wèn)題。這篇論文則介紹了一種漸近優(yōu)化操作規(guī)劃的方法。這種方法通過(guò)對(duì)基于采樣的優(yōu)化路徑規(guī)劃方法進(jìn)行延伸，從而高效率地實(shí)現(xiàn)對(duì)配置空間中的機(jī)械手和物體進(jìn)行感知。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，作者可以證實(shí)這種方法實(shí)現(xiàn)的完整性和漸近優(yōu)化性。并通過(guò)機(jī)械手的操作動(dòng)作——“撿取-放下”的大量仿真證明這種方法相較于現(xiàn)有方法極大的優(yōu)越性。同時(shí)，作者還提供了實(shí)際使用案例實(shí)現(xiàn)在1s內(nèi)進(jìn)行的高質(zhì)量的機(jī)械手操作控制。

 A Two-Fingered Robot Gripper with Large Object Reorientation Range（具有大范圍目標(biāo)再定位的能力一種“二指”機(jī)械爪的設(shè)計(jì)） 

由倫敦帝國(guó)學(xué)院（Imperial College London）的戴森設(shè)計(jì)工程學(xué)院（Dyson School of Design Engineering）發(fā)表的論文，作者：Bircher, Walter; Dollar, Aaron; Rojas, Nicolas

摘要：對(duì)于機(jī)械爪而言，在無(wú)意外物體彈射場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)抓取物體的大范圍再定位非常困難。本文提出了一種簡(jiǎn)單的機(jī)械爪設(shè)計(jì)方案，可以重復(fù)實(shí)現(xiàn)在π/2弧度下的大范圍再定位。特別提出的是這種方法僅通過(guò)機(jī)械手與物體的系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析得以實(shí)現(xiàn)，而不依賴于高保真的接觸傳感器，復(fù)雜的活動(dòng)手指表面控制或極度控制的手指。這種機(jī)械爪的設(shè)計(jì)是兩個(gè)動(dòng)力學(xué)參數(shù)搜索優(yōu)化級(jí)聯(lián)的結(jié)果。除了實(shí)現(xiàn)大范圍的再定位，由于其手掌的三元結(jié)構(gòu)，這種機(jī)械爪還是一種新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，作者證實(shí)了這種方案的可行性。

論文鏈接：http://hdl.handle.net/10044/1/44407      

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