Detectarea Contactului și Localizarea Componentelor

Sursă Originală: http://robotics.cs.iastate.edu/ResearchContactSensingLocalization.shtml

Apucarea robotului ma motivat să mă gândesc la problema localizării unui deget tactil pe un obiect curbat. M-am uitat la cât de multe informații pot obține degetul de la rulare pe un astfel de obiect. Munca mea până acum a fost în 2-D, dar o extensie la 3-D va fi studiată în viitorul apropiat. Dacă forma obiectului este necunoscută, să presupunem că degetul tactil poate localiza contactul la limita sa până la o precizie arbitrară în orice moment în timpul rulării. Am putea chiar reconstrui forma prin aplicarea cinematicii de contact.

Dacă forma obiectului este cunoscută, atunci un deget tactil rulant poate detecta poziția sa pe limita obiectului, cu alte cuvinte, se poate localiza cu privire la obiect (înainte, să zicem, manipulând-o). În acest caz, degetul trebuie să detecteze numai două sau trei locații de contact la momente diferite de timp. În timpul unei perioade de rulare, contactul trasează un segment pe limita obiectului. Lungimea acestui segment este egală cu lungimea segmentului trasată de contactul de pe deget (cunoscut de senzorul tactil). Rotația tangentei curbei pe măsură ce contactul se deplasează de la un punct final al segmentului la celălalt capăt poate fi de asemenea determinat de la auto-rotație a degetului și rotația tangentă corespunzătoare pe deget.

Aceasta reduce problema localizării în găsirea tuturor segmentelor pe o curbă parametrică simplă închisă care satisface cerințele de lungime a arcului și cerințele totale de curbură. Recent am dezvoltat un algoritm numeric pentru a rezolva această problemă de localizare. Algoritmul alunecă un segment imaginar de-a lungul curbei de margine a obiectului, marcând alternativ cele două puncte finale înainte, întinzându-l sau contractându-l, dacă este necesar. Printr-o analiză bazată pe curbură am stabilit convergența globală a algoritmului la fiecare locație fezabilă a unui astfel de segment dorit și, de asemenea, a determinat rata converenței locale. Algoritmul rulează în timp liniar în dimensiunea domeniului curbe discretizate. A fost testat pe diferite curbe închise și deschise.

Am proiectat un senzor de forță / cuplu cu 2 axe pentru detectarea contactului și localizarea forțelor curbe 2D. Senzorul este o piesă din aluminiu atașată cu doi “senzori de cip”, fiecare cu un circuit cu jumătate de pod, compus din doi senzori de tensiune. Funcționează ca o “încheietură mâinii” care utilizează cei doi senzori de cip pentru a detecta momentele de îndoire și răsucire, respectiv. Atunci când se exercită o forță exterioară pe o falcă montată cu senzorul F / T, punctul de aplicare a forței este linear legat de raportul dintre variațiile de citire de la senzorii de cip. Acest principiu este folosit pentru determinarea locurilor de contact pe maxilar după calibrare. O strategie simplă este descrisă ulterior pentru a controla falca să se rostogolească pe un obiect nemișcat 2-D în timp ce se estimează mișcarea de contact. Având în vedere forma sa, poziția și orientarea obiectului față de maxilar sunt estimate în timpul mișcării de rulare de către algoritmul de localizare. Au fost efectuate experimente cu un manipulator Adept Cobra 600.

Senzor F / T cu 2 axe pentru detectarea contactului. Se compune din doi senzori de cip, fiecare jumătate de punte cu două tensiuni cu rezistență electrică de 900 + -150 ohmi.

Pentru a localiza fălcile dintr-o piesă, maxilarul face un contact inițial (a *), se rotește de-a lungul marginii părții înainte de a se opri la un punct intermediar (b *), apoi se rostogolește din nou și se oprește în cele din urmă la un al treilea punct (c *). Poziționarea jaw este calculată pe baza estimărilor lungimii arcului de la * la b * la c *, precum și a unghiurilor de cotitură corespunzătoare.

Publicații înrudite:

Rezultatele anterioare privind localizarea prin mișcare în mișcare au fost incluse în următoarele lucrări de conferință:


Acest material se bazează pe munca susținută de un premiu NSF CAREER 0133681 . 
Orice opinii, concluzii și concluzii sau recomandări exprimate în acest material sunt cele ale autorului (autorilor) și nu reflectă neapărat punctele de vedere ale Fundației Naționale de Științe.