16、助力式移动操作机器人的书籍抓取与图书馆应用

助力式移动操作机器人的书籍抓取与图书馆应用

在当今的机器人研究领域，让机器人能够在日常场景中与人类协同工作是一个重要的发展方向。其中，书籍抓取能力是机器人在图书馆等环境中发挥作用的关键技能之一。下面我们将详细探讨机器人的书籍抓取过程以及相关的图书馆应用系统。

书籍抓取过程

书籍抓取过程可以分解为两个不同的物理交互任务：书籍倾斜任务和提取任务。

书籍倾斜任务

• 物理交互任务规划 ：
  • 任务框架选择 ：有两种选择，一是将任务框架设置在书籍底部（图中框架 T′），任务描述为绕该框架的旋转速度；二是将任务框架设置在书籍顶部边缘（图中框架 T），任务描述为沿 X 方向的负平移速度。这里选择了第二种，因为它避免了使用书籍模型，可适用于任何尺寸的书籍。
  • 参考设置 ：在任务框架中设置了两个参考，$v^ _T$ 设置为 X 轴的负速度以执行任务运动，$f^ _T$ 设置为沿 Z 轴的力，用于在书籍表面施加足够压力以避免滑动，因此 $S_f$ 设置为 diag(0,0,1,0,0,0)。
  • 手部姿势和框架设置 ：选择单指精确手部姿势，其中一根手指比其他手指稍闭合，便于用一根手指接触书籍顶部。手框架设置在中指指尖内侧，即触觉传感器中心。抓取框架设置在书籍顶部表面，手与抓取框架的期望关系 $HM^*_G$ 设置为单位矩阵。
• 任务执行