抓取环签名：用于绳索和缆绳操作规划的拓扑表示

对绳索或缆绳等可变形一维物体的机器人操作在制造、农业和外科手术中具有重要的潜在应用。在此类环境中，任务可能涉及穿过或避免与架子或框架等物体缠绕。使用多个夹爪进行抓取会在机器人与可变形一维物体之间形成闭环，如果障碍物位于该环内，则可能无法达到目标。然而，先前的工作仅孤立地考虑了可变形一维物体的拓扑结构，忽略了对其进行操作的机械臂。在不考虑此类拓扑信息的情况下搜索可能的抓取方式来完成任务是极其低效的，因为由于拓扑约束，许多抓取方式无法推动任务进展。因此，我们提出了一种抓取环签名，用于对这些抓取环的拓扑结构进行分类，并展示了如何利用它来指导规划。我们在两个可变形一维物体操作任务的仿真中进行了实验，结果表明，与依赖局部几何或有限时域规划的方法相比，使用该签名速度更快且成功率更高。最后，我们展示了在真实世界中，使用双臂机器人对存在障碍物的场景中的缆绳进行操作时，如何应用该签名。