6、物理交互任务规划：从理想到现实

物理交互任务规划：从理想到现实

1. 物理交互任务规划概述

在物理交互任务规划中，为实现不同机器人手的通用规划，我们定义了理想的面向任务的手部预形状，并提出了手部适配器的方法。其核心优势在于，通过在理想手和真实手之间定义合适的映射，相同的规划算法可用于不同的机器人手，大大增强了规划的通用性。

为辅助自动规划，我们采用基于盒子的对象表示方法，将每个对象部分分类到特定类别，以指示可对其执行的所有可能对象动作。同时，还介绍了一种根据对象部分的几何形状和运动学自动标记的方法。对象任务可描述为一个或多个对象动作的序列，基于对象描述和要对给定对象部分执行的动作，可自动指定物理交互任务。

需要注意的是，当前的规划器主要考虑家庭环境中与铰接部件交互的有限任务集，仅涉及非常基本的几何形状和有限的抓握预形状。不过，基于此框架，考虑其他任务或更复杂几何形状的物理交互规划器也是可行的。

2. 面向任务的手部预形状

2.1 引入任务导向的手部预形状概念

在采用抓握预形状时，任务是一个非常重要的考虑因素。以往的抓握研究中，任务在决定采用哪种抓握模式时起着关键作用，但大多数基于知识的实际抓握方法仅考虑拾取和放置任务。

我们以面向任务的方式采用基于知识的抓握方法，扩展了传统机器人领域中手部预形状的概念，引入了任务导向的实体——手框架。手框架用于建立抓握和任务之间的联系，从而实现基于知识的面向任务的抓握。

我们将面向任务的手部预形状定义为扩展了手框架的手部预形状。手框架不仅用于指定抓握链接，还用于描述将用于物理交互任务的手部部分。例如，按按钮需要指尖接触，而强力抓握主要通过手掌和手指内表面接触。前者手框架设