Humanoide Robotik - Greifen

Kinematische Erreichbarkeit

Hindernissfreiheit

Handkinematik passend

- Polyeder-Greifen (force-closure) ohne Berücksichtigung der Hand-Kinematik

- (Parallele Seiten-)Ebenen-basiertes Greifen für einfache Block-Objekte

Place more weight on the object representation and the perceptual processing, e.g., feature extraction, similarity metrics, object recognition or classification and pose estimation. The resulting data is then used to retrieve grasps from some knowledge base or sample and rank them by comparison to existing grasp experience

1. Lösung raten oder (teilweise) heuristisch schätzen

2. ausprobieren (Simulation)

3. beurteilen (Gütekriterien)

Hand approaches objects until collision

Fingers close around object until collision

Evaluate contacts between hand and object: is the grasp force-closure or not?

1.Dexterity: How should grasping fingers be configured?
2.Equilibrium: How hard to squeeze the grasped object? Falsch. Richtg: Greifen am Massenschwerpunkt.
3.Stability: How to remain unaffected by external disturbances?
4.Dynamic behavior: How soft a grasp should be for a given task?

Umschließende Griffe (Force Closure Grasps) enthalten

Balancierte Griffe am Massenschwerpunkt (Equilibrum Grasps) enthalten

Stabile Griffe (Stable) enthalten

Griffe mit gewünschtem dynamischen Verhalten (How soft a grasp should be for a given task?)

Weiteres Kristerium: Geschickte Griffe mit gezielter Fingerkonfiguration (Dexterous Grasps)

Untersuchen eines gegebenen Griffs

eine Griffkonfiguration herstellen

Zu viele unterschiedliche Strukturen der Schnitte

Viele Magic Numbers (z.B. Cutt-of-distance bei Clustering)

Die Hauptkomponentenanalyse stellt die Datenpunkte als Linearkombination der Hauptkomponenten dar.

Entlang der (Haupt-)Hauptkomponente hat die Datenmenge die maximale Ausdehnung.  Eigenvektor der Datenmatrix.

Sinn ist die Herstellung von charakteristischen Unterscheidungsmekmalen

Richtung Mitelpunkt einer Seite einer Box, entlang der Normalen dieser Seite (6 Seiten je Box mal 4 Greifhypothesen je Seite )

Verwerfe Hypothesen anhand der Abmessungen der verwendeten Seite, wenn die maximale Handöffnung überschritten wird

Verwerfe Hypothesen, die von anderen Boxen blockiert sind

Unheimlich wichtiger Parameter: die Abmessungen der Greifhand: Maximale Handöffnung und Abstand bis zum Handrücken

Schwerpunkt des Objektes

Abmessungen des Objektes (mittels Haupkomponentenanalyse über Punktwolke Länge und Breiten bestimmen, dann Verjüngungen nahe des Schwerpunktes)

3D Punktwolke

Dreiecks Mesh mit oder ohne Textur

Verschiedene Blickrichtungen einer Stereokamera

Karlsruhe Hand Modell (Teil der MM, anatomisch correct, von Buchholz)

Cobos et5 al. (24 Dof, Kegel mit Spitzen an Gelenk)

Du et Carbon (4 Dof Daumen, Finger spreizbar, für Tastaturentwicklung)

Miller (5 DoF Daumen: rechtwinklig und nicht rechtwinklige Version des Modells)

Pollard and Zordan (19 Kugelgelenke, 57 DoF, for motion capturing use)

Kuch and Huang (kleiner Finger und Ringfinger haben ein Gelenk an der Basis des Mittelhandknochen (Ossa metacarpi, MC))

Greifplanung und Analyse (More complex thumb kinematics useful)

Verstehen menschlichen Greifens (z.B. für Entwicklung von Werkzeugen)

Tracking (Keine Handwurzelknochengelenke nötig)

27 Knochen

27 DoF( 5 Daumen, 6 Lage)

Phalangen, Mittelhandknochen ossi metacarpi, 8 Handwurzelknochen (Carpus)

Armar 3 (8 unabhängige  Bewegungen, 2 Gelenke pro Finger, Basis von kleiner und RingFinger gemeinsam aktuiert, 1 Gelenk in Handfläche)

Shadow (20 Aktoren, 24 DoF)

TUAT (1 Aktor)

geniale Hand: nur 1 Aktor + Rückfederung und kann alles. mechanische Intelligenz führt zur Anpassung an Objektform

fast alle Cutkovski Griffe ausführbar ausser wenn Daumen bestimmte Lage haben muss (Adduzierter Daumen und Daumen-3/4 Finger)

Ausblick: Für Daumen 2. Aktuator oder einfach Magnet, um Alle Griffe auszuführen

Der adäquate Griff richtet sich nach 

Größe, 

Masse und

Gestalt des Objektes

jeweilige Haltungs- und Führungsaufgabe und der dabei aufzubringenden Kräfte 

Kraftgriff für schwere und größere Objekte

Präzisionsgriff für kleine oder zerbrechliche Gegenstände und feine Instrumente

umschließend - nicht umschließend (prehensile)

Zylindrisch, Haken, Kugel,

lateral (Karte), 

Fingerspitzen, Dreieck

palmar(Kreide)

auch explizit Mittel-Kraft-Prezision-Griffe und Daumenloser Griff

Untersucht mit Fluid die Kontaktpunkte der Haninnenseite

Präzision entspricht wenig Kontaktfläche

Bewegte Griffe

Cutkowski

Kamakura

Dollar

Wahrnehmung durch Berührung und dazu notwendige Prozesse und Aktionen

Verformbarkeit, Gewicht, SChwerpunkt

Temperatur, Wärmeleitfähigkeit

Oberflächenreibungskoeffizient

Lift quality (Graspit Miller)

Grasp wrench-space measure

 static quality measure based upon the grasp wrench space (GWS). The GWS is determined by the friction cones of the contact points

The lift quality is a dynamic quality measure that represents the ability of a grasp to hold the object stable during lifting, that is, with the object slipping from the hand as little as possible. The lift quality is a value between 0.0 and 1.0 and it is inversely proportional to how much the object moves with respect to the hand during lifting:

Q__lift = 1 - (|h - o| / |h|)(1)

where h is the 3D displacement of the hand during lifting and o is the 3D displacement of the object during lifting.