基于多层可变形设计的拟人机械手快速三维建模
机器人学
2020-11-20 v1
摘要
当前的拟人机械手主要通过设计新的机械结构和驱动系统来提高其灵巧性。然而，它们大多依赖单一结构/系统（例如仅骨骼），而忽略了人手的构成包含多种功能结构（例如皮肤、骨骼、肌肉和肌腱）这一事实。这不仅增加了设计过程的难度，也降低了所制造机械手的鲁棒性和灵活性。此外，定制化、生产时间与成本，以及人手与机械手之间的相似程度等其他因素仍被忽视。为解决这些问题，本研究提出了一种可3D打印的多层设计，该设计以皮肤、组织和骨骼各层对机械手进行建模。所提设计首先通过3D扫描获取目标手的3D表面模型，然后基于快速模板匹配方法由表面模型生成3D骨骼模型。为克服刚性骨骼层在变形方面的劣势，引入组织层并以基于同心管的结构表示，其可变形性可由参数显式控制。此外，采用一种低成本而有效的欠驱动系统来驱动所制造的机械手。该设计使用33种广泛使用的物体抓取类型以及如易碎的嫩豆腐等特殊物体进行了测试，表现显著优于以往设计。借助所提设计，拟人机械手可快速、低成本地生产，并且可定制和可变形。
引用
@article{arxiv.2011.03742,
title = {Fast 3D Modeling of Anthropomorphic Robotic Hands Based on A Multi-layer Deformable Design},
author = {Li Tian and Hanhui Li and Muhammad Faaiz Khan Bin Abdul Halil and Nadia Magnenat Thalmann and Daniel Thalmann and Jianmin Zheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.03742},
year = {2020}
}