4 research outputs found

    A qualitative test for N-finger force-closure grasps on planar objects with applications to manipulation and finger gaits

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    This paper presents a force-closure test function for an n-finger grasp on a planar object with friction. All n-finger grasps can be represented by an n-dimensional contact space. The critical conditions of the test function are used to define force-closure curves which are the boundaries of force-closure sets in the contact configuration space. We show that the force closure sets can be decomposed into subsets in which m (m < n) fingers satisfy force closure. We also prove that m = 6 is an upper bound on the order of the force closure subsets. These subsets are required for planning finger gait maneuvers which are force-closure in all phases of the gait. The characteristics of these subsets are discussed, and an algorithm to enumerate them is given. The application of the test function and the contact configuration space formulation to multifinger object manipulation and finger gait planning is demonstrated by an example

    Grasp gaits for planar object manipulation

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    Thesis (Ph. D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Mechanical Engineering, 1997.Includes bibliographical references (p. 97-98).by Susanna Richmond Leveroni.Ph.D

    Planification de prises pour la manipulation robotisée

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    Cette thèse propose une nouvelle approche pour l'analyse des prises. En se basant sur la théorie de l'axe central du torseur des forces de contact, nous avons développé une nouvelle condition nécessaire et suffisante pour qu'une prise soit en fermeture de force (force-closure). Pour le cas des prises planes à n points de contact, nous avons proposé une nouvelle méthode géométrique pour le test de la force-closure. Cet algorithme graphique est basé sur des calculs géométriques simples qui permettent de réduire d'une manière significative le coût de calcul par rapport aux schémas linéaires. En outre, une nouvelle formulation linéaire est proposée pour le test et la caractérisation d'une prise à n points de contact. Cet algorithme présente l'avantage d'être très simple du point de vue implémentation et rapide du point de vue temps de calcul. Afin de valider l'approche proposée, nous l'avons comparée avec les algorithmes basés sur le calcul de l'enveloppe convexe des torseurs primitifs de contact. Des implémentations de cet algorithme sont effectuées dans le démonstrateur ``Move3d'' du LAAS ainsi que dans le simulateur ``GraspIt''. Nous abordons ensuite la synthèse de prises qui définissent une force-closure. En premier lieu, nous avons proposé la formulation du problème de recherche de la configuration des points de contact assurant un maximum de stabilité de l'objet comme étant un problème d'optimisation sous contraintes. En second lieu, pour les prises robotisées, nous avons présenté une approche pour la recherche des prises stables d'objets 3D. Le planificateur de prises proposé permet de générer des prises faisables sans passer par le calcul de la cinématique inverse de la main mécanique. Cette approche exploite, sans aucune transformation géométrique, les modèles CAO des objets à saisir pour minimiser le temps de recherche des prises. Ce planificateur de prises utilise un algorithme de résolution basé sur la technique d'optimisation stochastique du recuit simulé. Cette méthode nous a permis de synthétiser des prises de bonne qualité d'objets complexes même dans des environnements encombrés d'obstacles. Pour illustrer l'efficacité de la démarche proposée, nous avons présenté des implémentations dans l'environnement de simulation ``GraspIt''.This thesis proposes a new approach for grasp analysis. Based on the theory of central axes of grasp wrench, we developed a new necessary and sufficient condition for n-finger grasps to achieve force-closure property. For n-finger planar grasps, we proposed a new graphical method for testing force-closure of arbitrary planar objects. The proposed geometric algorithm is very simple and requires low computational complexity. Thus, it can be used in real-time implementations and reduce significantly the computational cost compared to linear programming schemes. Further, based on friction-cone linearization, we formalized quantitative test of planar and spatial n-fingered force-closure grasps as a new linear programming problem. The proposed quantitative force-closure test offers a good metric of quality measurement without need to compute the convex hull of the primitive contact wrenches, which efficiently reduces the amount of computational time. Implementations were performed on ``Move3D'' and ``GraspIt'' simulation environments. For grasp synthesis, we formulated the computation of fingertips locations problem as an optimization problem under constraints. Furthermore, we presented an approach for finding appropriate stable grasps for a robotic hand on arbitrary objects. We used simulated annealing technique to synthesize suboptimal grasps of 3D objects. Through numerical simulations on arbitrary shaped objects, we showed that the proposed approach is able to compute good grasps for multifingered hands within reasonable computational time. The proposed grasp planner was implemented on ``GraspIt'' simulator

    Etude et conception d’un préhenseur versatile sous-actionné : application dans la préparationde commandes de détail

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    The objective of this thesis is to propose a practical solution to the autonomous picking of objects with various geometries. This study takes place in an industrial context defined by the Intelpick project aiming to robotize the process of retail orders preparation, and meets specific constraints such as a short cycle time among others. Thus, this dissertation focuses on the study of grippers whose gripping execution is fast and also whose grasp planning can be achieved by simple and fast algorithms. This dual objective can be fulfilled using underactuated robotic hands. Indeed, the concept of underactuation in grasping can be used as a strategy to reduce the number of actuators and sensors while keeping the ability of the hand to mechanically adapt to the shape of the object. However, this type of gripper is subject to peculiar and unstable behaviours such as the ejection phenomenon. Due to the lack of criteria suitable for the stability analysis of a grasp exerted by an underactuated hand, we extend both properties of form closure and force closure to this particular case. Thus, we present a method for the analysis of 1st order form closure, a method for the analysis of higher order form closure and a necessary condition for force closure. These works allow us to highlight the relevance of unidirectional mechanisms in improving the capability of the hand to produce stable grasps and vanishing the ejection phenomenon. Finally, the results of these works are put into practice in the design of two adaptive robotic hands TWIX and Octopus.L’objectif de cette thèse est de proposer une solution opérationnelle à la problématique de la prise autonome d’objets aux géométries variées. Cette étude se déroule dans un contexte industriel défini par le projet Intelpick visant à automatiser le processus de préparation de commandes de détail, et répond par conséquent à certaines contraintes spécifiques à cette application, en termes de temps de cycle notamment. Ainsi, nous nous concentrons sur l’étude de préhenseurs dont l’exécution de la saisie est rapide mais également dont la planification de prise est simple et peu coûteuse en temps de calcul. Ce double objectif peut être rempli par la conception de mains robotiques sous-actionnées. En effet, le concept du sous-actionnement appliqué à la préhension permet de réduire le nombre d’actionneurs et capteurs tout en conférant à la main la capacité de s’adapter mécaniquement à la géométrie de l’objet saisi. Cependant, ce type de préhenseur est sujet à des comportements singuliers et instables tels que le phénomène d’éjection. Devant le manque de critères propres à l’analyse de la stabilité d’une prise exercée par une main sous-actionnée, nous proposons d’étendre les propriétés de fermeture géométrique et de fermeture en force à ce cas particulier. Ainsi, nous présentons une méthode d’analyse de la fermeture géométrique au 1er ordre, une méthode d’analyse de la fermeture géométrique à un ordre supérieur, ainsi qu’une condition nécessaire pour la fermeture en force. Ces travaux nous permettent de mettre en avant la nécessité d’introduire des mécanismes unidirectionnels dans la transmission du mouvement de fermeture de la main en vue d'améliorer ses capacités à produire des prises stables et d'éliminer le phénomène d’éjection. Finalement, les résultats de ces travaux sont mis en pratique dans la conception de deux prototypes de préhenseur TWIX et Octopus
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