Επίδοση ελεγκτή ευσταθούς λαβής σε μη ιδανικές συνθήκες
Creators: name: Μαλακούδης, Γεώργιος Αθανάσιος
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2009
Subjects: Ρομποτικά δάχτυλα
Ελεγκτής ευσταθούς λαβής
Ακαμπτα ακροδάχτυλα
Κύλιση
Robotic fingers
Stable grasping controller
Rigid tips
Rolling

description: Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία επικεντρώνεται στο χειρισμό ενός απλού άκαμπτου ορθογωνίου αντικειμένου από δύο ρομποτικούς βραχίονες – δάχτυλα που καταλήγουν σε άκαμπτα ακροδάχτυλα και που έχουν στόχο να εφαρμόσουν αυτό που ονομάζεται ευσταθής λαβή επί του αντικειμένου. Δηλαδή, το σύστημα των ρομποτικών δαχτύλων ξεκινώντας από μία αρχική κατάσταση όπου είναι σε επαφή με το αντικείμενο, να καταφέρει να το χειριστεί περιστρέφοντας το και τελικά να το πιάσει σταθερά χωρίς να του ολισθαίνει.Στο μεγάλο πλήθος σχετικών εργασιών για την περίπτωση των άκαμπτων ακροδαχτύλων, απαιτείται, σχεδόν σε όλες, εκ των προτέρων γνώση τόσο κάποιων χαρακτηριστικών ποιοτήτων του αντικειμένου, όσο και των ανά πάσα στιγμή θέσεων του αντικειμένου καθώς και των δυνάμεων που ασκούνται σε αυτό με τη χρήση πληθώρας οπτικών, απτικών και αισθητήρων πίεσης.Εξαίρεση αποτελούν ο Arimoto και οι συνεργάτες του Ozawa, Nakamura και Bae, οι οποίοι στη δημοσίευση "Control of an object with parallel surfaces by a pair of finger robots without object sensing", χωρίς να επιλύουν το αντίστροφο κινηματικό, έχουν προτείνει κατάλληλο σήμα ελέγχου με το οποίο επιτυγχάνεται ευσταθής λαβή και έλεγχος προσανατολισμού ενός αντικειμένου με παράλληλες πλευρές στο δισδιάστατο επίπεδο από δύο βραχίονες με άκαμπτα ακροδάχτυλα, χωρίς να απαιτείται πληροφορία για την κατάσταση αντικειμένου κατά την κίνηση του συστήματος με τη χρήση αισθητήρων. Έχουν αποδείξει την ευστάθεια του συστήματος όταν αυτό υπόκειται σε δύο περιορισμούς, σε περιορισμούς επαφής και κύλισης. Όταν δηλαδή το σύστημα δαχτύλων – αντικειμένου μοντελοποιείται ώστε να διασφαλίζεται αφενός η επαφή μεταξύ αυτών και αφετέρου η κύλιση των δαχτύλων χωρίς ολίσθηση σε σχέση με το αντικείμενο. H παρούσα εργασία ακολουθεί την παραπάνω διατύπωση και παρουσιάζει αποτελέσματα προσομοιώσεων που επαληθεύουν την αποτελεσματικότητα της όταν το σύστημα υπόκειται στους δύο περιορισμούς κίνησης – επαφής και κύλισης.Επίσης, την επεκτείνει παρουσιάζοντας την επίδοση του ελέγχου στην είσοδο του συστήματος όταν αυτό μοντελοποιείται λίγο πιο ρεαλιστικά με την εισαγωγή τριβών ολίσθησης και στατικών τριβών και χωρίς να υπόκειται σε περιορισμούς κύλισης, με προσομοιώσεις για διάφορες περιπτώσεις όπου οι επαφές δαχτύλων – αντικειμένου είναι πιο ολισθηρές και διαφοροποιείται η πίεση σε αυτές. Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων δείχνουν σε αυτήν την περίπτωση ότι, όταν η ολισθηρότητα είναι μικρή, το σύστημα συμπεριφέρεται αποδοτικά και καταφέρνει το στόχο του. Όταν όμως η ολισθηρότητα είναι αυξημένη και δεν αρκεί η πίεση που ασκείται στις επαφές το σύστημα αποτυγχάνει να κυλήσει και να συγκρατήσει το αντικείμενο. Επίσης, δείχνουν ότι μία λύση για να επιτευχθεί ευσταθής λαβή στην περίπτωση της αυξημένης ολισθηρότητας είναι να αυξηθεί η πίεση στις επαφές κάτι που λογικά συνάδει και με την πραγματικότητα.
description: Current thesis focuses on the manipulation and grasping of a simple rigid rectangular object by a pair of robotic fingers with rigid tips.Arimoto et al. in the publication "Control of an object with parallel surfaces by a pair of finger robots without object sensing" have proposed appropriate control signal that leads the specific system to stable grasping without object sensing, when the system satisfies two constraints of motion – contact and rolling.This thesis follows this formalization and presents the outputs of the system in the case that it is modeled with the two constraints. Furthermore, it presents and discusses the outputs of the system when it is modeled a bit more closer to reality with the substitution of the rolling constraints by a Coulomb model of friction tangential forces due to sliding at the contact points between object and fingers.Results of the experiments show that the unconstrained system fails when the lubricity of the object material is high. In this case, one solution experimentally proves to be the increase of the pressure at the contact points between object and fingers.
description: Σε συνεργασία με το τμήμα Λογιστικής και Χρηματοοικονομικής (Πανεπιστήμιο Μακεδονίας)