灵巧线缆操作：分类法、多指手设计及长时域操作

现有针对线缆操作的研究依赖于两指夹爪，这使得执行类似于人类完成的线缆操作任务变得困难。然而，与刚性物体的灵巧操作不同，由于线缆的可变形性和固有的不确定性带来的独特挑战，机器人领域灵巧线缆操作技能的发展仍未得到充分探索。此外，使用灵巧手在诸如线缆抓取、拉动和手中弯曲等任务中引入了特定困难，而这些任务尚无专门的任务定义、基准或评估指标。此外，我们观察到，大多数现有的灵巧手设计结构与人类相同，通常仅具有一个拇指，这常常限制了它们在灵巧线缆操作中的有效性。最后，现有的非任务特定方法不具备足够的泛化能力来解决这些线缆操作任务，或者由于设计的硬件而不适用。我们在真实世界的灵巧线缆操作方面有以下三个贡献，按以下步骤进行：(1) 我们首先定义并组织了一套灵巧线缆操作任务，形成一个全面的分类法，涵盖了单手线缆操作的大多数短时域动作原语和长时域任务。该分类法揭示了拇指和食指之间的协调对于线缆操作至关重要，它将长时域任务分解为更简单的原语。(2) 我们设计了一种具有 25 个自由度（DoF）的新型五指手，其特点是对称的拇指-食指配置和每个指尖上的可旋转关节，从而实现了灵巧的线缆操作。(3) 我们为这种非拟人手开发了一个演示采集流程，而该手难以通过以往的运动捕捉方法进行操作。