The source text is taken from here: http://robotics.cs.iastate.edu/ResearchPickingUpSoftSolids.shtml
Күнделікті өмірде жұмсақ заттармен жұмыс жасауда адамның қолы тәжірибелі. Мысалы, үстелден осындай затты алу үшін қолды қатты ұстап алу үшін оны алдымен екі немесе одан да көп саусақпен қысады. Әрекет кезінде нысанды тұрақтандыру және қажетті үйкеліс үшін жеткілікті үлкен байланыс аймақтарын құру үшін үстелдің тіреуін пайдалану үшін қысу кейде төмендейді (үстелге қарсы). Нысанды қысу кезінде саусақтардың саусақтары оның салмағын сезінеді және оны қашан көтеру керектігін шешетін қаттылықтың беріктігін сезінеді. Көтеру басталғанда, қолдың сырғып кетуіне жол бермеу үшін қосымша қысу керек.
Сығымдау және көтеру мінез-құлқынан шабыт алып, роботты қолдың ұшу кезінде демалу кезінде деформацияланатын 3D заттарды күштің немесе сезімтал сезгіштік қабілеті жоқ екі қатты саусақтың көмегімен алудың стратегиясын ұсынамыз. Бастапқыда екі саусақ объектінің екі жеріне қойылады, егер олар қатаң болса, үстелдің жанасуымен «күштің жабылуына» қол жеткізеді. Содан кейін саусақтарыңыз үстелді сәл төмен қарай нысанды қыса бастайды. Өсіп келе жатқан байланыс аудандары одан әрі нысанды кез-келген айналдырудан немесе аударудан кедергі жасайды. Қысымның кез-келген мөлшерінен кейін «объект салмағының қандай бөлігін көтеруге болады» түрінде прогресті бағалау үшін виртуалды лазерлік тест өткізіледі. Тесттен өткеннен кейін, екі саусақ нысанды үстелден көтеру үшін жоғарыға аударуға ауысады.
Деформацияланатын 3D нысандарын ұстап тұру тапсырманың 2D нұсқасынан тек бір өлшемді қосумен ғана емес, бірнеше жағынан да ерекшеленеді. 3D объектісінің көлемін ескере отырып, ауырлық күшін бұдан былай елемеуге болмайды. Біріншіден, бұл ешқандай сыртқы жүктеме болмаса да, объектінің деформациясына әсер етеді. Екіншіден, нысанды тірек жазықтығынан шығару үшін ауырлық күші тек саусақ күштерімен теңдестірілуі керек. Үшіншіден, ауырлық күші негізінен мұндай көтеру кезінде нысан мен саусақтардың арасында байланыс қиғаштарын тудырады.
Бұрынғыдай 2D ұстау тапсырмасын қалай өңдейтініміз сияқты, біз барлық сығымдау және көтеру әрекетін әр кезең ішінде контакт конфигурациясы өзгермейтін элементтерге бөлектейміз. Бір кезең ішінде байланыс түйіндерінің орын ауыстыруы саусақтардың қозғалысынан белгілі немесе бағалауға болады. Олардан біз объектінің деформациясын анықтаймыз деп үміттенеміз, бұл өз кезегінде байланыс конфигурациясында келесі кезеңді бастайды.
Сызықтық икемділік жағдайында нөлдік штамм энергиясын беретін кез келген ығысу өрісі аудармаларды білдіретін үш өріс, ал тағы үшеуі айналуды білдіретін өрістермен сызылады. Осыған сүйене отырып, ауыртпалық жағдайында көрсетілген байланыс орнын ауыстыруынан қатты дененің деформацияланған пішінін алу үшін алдымен ақырлы элементтерге талдау (FEA) жүргіземіз. Егер байланыс нүктелері бір-біріне сәйкес келмесе, шешім бірегей болады. Контактінің конфигурациясын (өзгеретін) бақылау үшін біз ағымдағы контакт конфигурациясы мен саусақпен қадамдар негізінде қосымша деформацияны қайта-қайта шешеміз.
1. Қолайлылыққа арналған тест
Сығу тереңдігі аз болған кезде, саусақтардың және нысанның жанасу аймақтары аз болады және егер оны алу керек болса, оны ұстап тұруға жеткілікті үйкеліс жасай алмайды. Қысу тереңдігі жоғарылаған сайын, саусақтардың саусақтары нысанды көтеруге болатындығын «сезген кезде» қысылуын тоқтатуы мүмкін. Осындай «сезімді» тексеру үшін, біз тереңдіктің жоғарылауына байланысты виртуалды көтергіштігін қайта-қайта жасаймыз. Ешқандай физикалық әрекеттерді жасамайтын мұндай сынақ тірек жазықтығы алынып тасталса, саусақтың жанасу күштерін ағымдағы тереңдікте болжайды және нәтижесінде саусақтардың біреуі тайып кететінін тексереді.
Біз «көтерілетін салмақ» ұғымын енгіземіз. Сығу тереңдігінде көтерілетін салмақ – бұл объектінің максималды (гипотетикалық) салмағы, егер тіреу ұшы алынып тасталса, саусақтардың сырғып кетуіне әкелмейді. Екі саусақтың саусақтары қысылған сайын, салмақ көбірек болады. Жалпы алғанда, көтерілетін салмақ біркелкі өседі деп күтеміз. Одан кейін идея көтерілетін салмақты бақылау болып табылады, өйткені ол заттың бастапқы салмағына тең болғанша қысу тереңдігі артады. Көтерілуге болатын салмақ объектінің нақты салмағына жеткенде немесе одан асқаннан кейін, көтеру қабілеттілігі бойынша тест тапсырылады.
Оң жақ суретте Баррет қолының саусақтарына бекітілген екі жарты шар тәрізді пластикалық саусақтармен ұстап тұрған қызанақты ((а) және (b) қараңыз) қараңыз (d) және (e). Көріп отырғанымыздай, қатынас (көтерілетін салмақ)/(бастапқы салмақ) қысу тереңдігімен монотонды түрде артады. Қысу тереңдігі 0.0176 тең болған кезде нысан көтеріле бастайды. Момент (d) әр саусақта жеті байланыс түйінімен және жазықтықта бесеуімен көрсетілген. Нысан ұшақтан кейін бірден көтеріледі (е) -де көрсетілген).
2. Сығымдау және көтеру
Саусақтар көрсетілген аудармалар бойынша нысанды қыса бастайды. Нысанның саусақтармен және жазықтықпен байланысы өседі. Қысу бір сәтте көтеру қабілеттілігі сынағы өткенге дейін немесе қысу мөлшері тым үлкен болғандықтан, нысанды саусақтың алғашқы орналасуы мен қысу бағытында алу мүмкін емес деп есептеледі.
Саусақтардың аудармалары байланыс оқиғаларына байланысты реттеледі. Мұндай төрт оқиға бар: байланыс орнату (A), байланыс үзілісі (B), сырғанау (C) және сырғанау (D). А оқиғасы түйін саусақ ұшына немесе ұшаққа ену кезінде анықталады. В оқиғасы түйіндегі байланыс күші объектіден сыртқа бағытталған кезде пайда болады. С оқиғасы түйіндегі байланыс күші үйкеліс конусынан тыс болған кезде орын алады. D оқиғасы кейбір түйіннің жылжымалы қашықтығы өзгеруді тоқтатқан кезде пайда болады.
Екі оқиға арасында барлық жылжымалы түйіндердің қозғалысын бақылау керек. Егер есептелген байланыс күші үйкеліс конусынан тыс болса, түйін сырғиды. Бұл жағдайда оның жылжымалы бағыты байланыс күшінің тангенциалды компонентінің бағытына қайшы келеді. Саусақ ұшында түйін сығылу тереңдігінің бір өсуіне сәйкес келетін кезең ішінде үлкен шеңберге сырғытады. Жылжу бағыттары анықталған кезде байланыс түйіндері барлық осындай тораптардың жылжымалы қашықтықтарында сызықты болады. Содан кейін Кулонның үйкеліс заңы гомотопияны жалғастыру әдісін қолданып шешілетін квадрат теңдеулер жүйесіне айналуға болатын теңдеулер жүйесін енгізеді.
Қолды көтеру сынағы өткенде, саусақ ұштары нысанды жоғарыға аударады. Көтеру кезінде ұшақпен түйіндік байланыстар бірінен соң бірі үзіліп кетеді, ал тартпалық ұштармен кейбір байланыс тартылыс күшінің әсерінен де үзілуі мүмкін. Модельдеу тек қысудан ерекшеленбейді. Егер бір саусағыңыздағы барлық түйіндер сырғып кетсе, зат алып тастау сәтсіз болады. Әйтпесе, объект ұшақпен байланысын үзген кезде операция сәтті болады
Тарту алгоритмін тексеру үшін біз жоғарыда көрсетілген қызанақ пен басқа төрт нысанды, соның ішінде төменде сол жақ кестеде көрсетілген қызғылт, баклажан, буланған бөшке және ойыншық футболдан тұратын бес түрлі объектілерді эксперимент жасадық. және тетраэдрлік мешеттерде. Көтерілетін салмақ заттың салмағынан асып кеткенде, саусақтар бірден әрекетті қысудан көтеруге ауыстырды. Төмендегі оң кестенің бірінші жолында Барретт қолымен сығу тереңдігінде алынған төрт нысан көрсетілген, сәйкесінше 0.0124, 0.0071, 0.0052 және 0.0053.11 Екінші жолда сәйкес модельдеу нәтижелері көрсетілген.
Қосымша ақпарат алу үшін келесі құжаттарға жүгінеміз:
Хуан Линь, Фэн Го, Фейфей Ван және Ян-Бин Цзя. «Сезім» арқылы жұмсақ 3D нысан сабы жинау [Реферат] (572K, 40 бет). Қабылданған Робототехника зерттеулер Халықаралық журнал, 2014.
Хуан Линь, Фэн Го, Фейфей Ван және Ян-Бин Цзя. Жұмсақ 3D жинау екі саусақпен объектілер (1049 K). Материалдарында IEEE Халықаралық робототехника бойынша Конференция мен автоматтандыру. 5 маусым, 2014 жыл – ҚБ 3656-3661, Гонконг, Қытай, 31 мамыр.
Бұл материал қолдау көрсететін жұмысқа негізделген Ұлттық ғылыми қор Грант бойынша IIS-0915876. (This material is based upon work supported by the National Science Foundation under Grant IIS-0915876.)
Осы материалда келтірілген кез-келген пікір, тұжырымдар, тұжырымдар немесе ұсыныстар автор-ның пікірлері болып табылады және міндетті түрде Ұлттық Ғылым қорының көзқарастарын білдірмейді.
Соңғы рет 2014 жылдың 8 қыркүйегінде жаңартылған.
