جابجایی صفحه‌ای جسم توسط گیرش با چند انگشت یک دست متحرک ربات تحت قید غلتش ناب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مکانیک، واحد پرند، دانشگاه آزاد اسلامی، پرند، ایران

چکیده

گرفتن جسم توسط انگشتان ربات با وجود قیود غلتش ناب از موضوعات تحت بررسی توسط محققین بسیاری می‌باشد. در مطالعات انجام پذیرفته تاکنون، بررسی اعمال قیود غلتش ناب با هدف رساندن جسم در وضعیت پایدار جدید مورد توجه بوده است. در این مقاله علاوه بر بررسی‌‌های معمول سینماتیک و دینامیک برای سیستم دو انگشت ربات و جسم نیم دایره بر روی یک دست متحرک ربات در صفحه، که نوک انگشت‌ها به‌ صورت نیم‌کره و صلب فرض شده است، موضوع جابجایی جسم مطابق مسیر مشخص با حفظ پایداری دینامیکی آن نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا از کنترل امپدانس چندگانه برای اعمال کنترل با انجام اصلاحات مورد نیاز در آن بهره گرفته شده است. در روش کنترل امپدانس چندگانه سعی می‌شود با اعمال رفتارهای مطلوب بر کل اجزای سیستم از جمله پایه متحرک، انگشت‌ها و جسم، شرایط پایداری دینامیکی ارضا شود. تنظیم مناسب نیرو در این روش و این‌که این نیروها در مکان مناسب وارد شوند تا حد زیادی در به حداقل رساندن لغزش انگشت‌ها بر سطح جسم موثر می‌باشد. نتایج شبیه‌سازی‌های انجام پذیرفته حاکی از کنترل، هدایت و همچنین پایداری مناسب جسم توسط مجموعة انگشتان و پایه متحرک خواهد بود.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Planar Object Manipulation with Multi Fingers Robot Located on a Moving Hand Under Rolling Grasp Constrains

نویسندگان [English]

  • Salman Ahmadi
  • Rambod Rastegari
Department of mechanical Engineering,Parand branch, Islamic Azad university, Parand, Iran
چکیده [English]

Object grasping by robot fingers with purely rolling constraints is one of the most interesting issues under consideration by many researchers. In earlier studies, the main goal was the manipulation of the object under purely rolling constraints to reach the final stable configuration. In this paper, in addition to deriving kinematic and dynamic equations of the system dual fingers robot and grasping semi-circular object located on a moving hand on the plane with rigid hemispherical fingertips under pure rolling constrained, we investigate object manipulation on the desired path maintaining dynamics stability. Modified multiple impedance control is used for object manipulation and robot fingers by considering the required reforms in this control law. In this method, multiple impedance control is performed by applying the desired behavior of the entire system, including moving base, fingers and object, and dynamics stability condition is satisfied. Power adjustment and the place where forces are applied could have considerable effects on minimizing the fingers slip on the surface. The results of simulations show the eligible object manipulation and dynamics stability by robot fingers and moving base under pure rolling grasp.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dual fingers Grasp
  • stability
  • Object Manipulation
  • Fingertips
  • Multiple Impedance Control
[1] J. Chen, M. Zribi, Control of multifingered robot hands with rolling and sliding contacts, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 16(1) (2000) 71-77.
[2] Z. Doulgeri, J. Fasoulas, S. Arimoto, Feedback control for object manipulation by a pair of soft tip fingers, Journal of Robotica, 20(01) (2002) 1-11.
[3] R. Ozawa, S. Arimoto, S. Nakamura, J.-H. Bae, Control of an object with parallel surfaces by a pair of finger robots without object sensing, IEEE Transactions on Robotics, 21(5) (2005) 965-976.
[4] R. Ozawa, S. Arimoto, P.T.A. Nguyen, M. Yoshida, J.-H. Bae, Manipulation of a circular object without object information, International Conference on Intelligent Robots and Systems, IEEE(IROS), (2005) 1832-1838.
[5] R. Ozawa, J.-H. Bae, S. Arimoto, Multi-fingered dynamic blind grasping with tactile feedback in a horizontal plane, International Conference on Robotics and Automation, IEEE (ICRA), (2006) 1006-1011.
[6] S. Arimoto, A differential-geometric approach for 2D and 3D object grasping and manipulation, Annual Reviews in Control, 31(2) (2007) 189-209.
[7] S. Arimoto, Control Theory of Multi-fingered Hands: A Modelling and Analytical–Mechanics Approach for Dexterity and Intelligence, Springer Science & Business Media, (2008).
[8] M. Yoshida, S. Arimoto, K. Tahara, Pinching 2D object with arbitrary shape by two robot fingers under rolling constraints, International Conference on Intelligent Robots and Systems, IEEE(IROS), (2009) 1805-1810.
[9] S. Arimoto, M. Yoshida, Modeling and control of three-dimensional grasping by a pair of robot fingers, SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration, 1 (2011) 2-11.
[10] J. Ueda, M. Kondo, T. Ogasawara, The multifingered NAIST hand system for robot in-hand manipulation, Journal of Mechanism and Machine Theory, 45(2) (2010) 224-238.
[11] S.K. Song, J.B. Park, Y.H. Choi, Stable grasping control method of dual-fingered robot hands for force angle optimization and position regulation,  American Control Conference, IEEE, (2011) 563-569.
[12] N. Daoud, J.P. Gazeau, S. Zeghloul, M. Arsicault, A real-time strategy for dexterous manipulation: Fingertips motion planning, force sensing and grasp stability, Journal of Robotics and Autonomous Systems, 60(3) (2012) 377-386.
[13] M. Grammatikopoulou, E. Psomopoulou, L. Droukas, Z. Doulgeri, A controller for stable grasping and desired finger shaping without contact sensing, International Conference on Robotics and Automation, (ICRA/IEEE), (2014) 3662-3668.
[14] S. Q. Wen, T. J. Wu, Computation for Maximum Stable Grasping in Dynamic Force Distribution, Journal of Intelligent & Robotic Systems, 68(3-4) (2012) 225-243.
[15] J. Seo, M. Yim, V. Kumar, Restraining Objects with Curved Effectors and Its Application to Whole-Arm Grasping, International Symposium of Robotics Research (ISRR), Singapore, (2013).
[16] S.A.A. Moosavian, E. Papadopoulos, Multiple impedance control for object manipulation, International Conference on Intelligent Robots and Systems(IEEE/RSJ) (1998) 461-466.
[17] S.A. A. Moosavian, R. Rastegari, E. Papadopoulos, Multiple impedance control for space free-flying robots, Journal of guidance, control, and dynamics, 28(5) (2005) 939-947.
[18] A. Caldas, A. Micaelli, M. Grossard, M. Makarov, P. Rodriguez-Ayerbe, D. Dumur, Object-level impedance control for dexterous manipulation with contact uncertainties using an LMI-based approach, International Conference on Robotics and Automation (IEEE/ICRA), (2015) 3668-3674.
[19] E. Psomopoulou, Z. Doulgeri, A human inspired stable object load transfer for robots in hand-over tasks, International Conference on Intelligent Robots and Systems (IEEE/IROS), (2015) 491-496.
[20] S. Ahmadi, R. Rastegari, Grasping and control of moving object by dual fingers robot under rolling constraints in horizontal plane, Journal of Modares Mechanical Engineering, 16(11) (2017) 154-164. )in persian).
[21] N. Hogan, Impedance control: An approach to manipulation, American control conference, IEEE, (1984) 304-313.