Grasp synthesis of grippers based on wrench capability

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2020
Autor(a) principal: Molgaro, André Luís
Orientador(a): Simas, Henrique
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Link de acesso: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/216329
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2020.
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spelling Universidade Federal de Santa CatarinaMolgaro, André LuísSimas, HenriqueMartins, Daniel2020-10-21T21:28:22Z2020-10-21T21:28:22Z2020370461https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/216329Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2020.Neste trabalho é estudado a síntese de pega e a cinemática inversa para uma mão robótica. A síntese da pega é o ato de se encontrar a melhor posição de contato da mão do robô com um objeto de acordo com requerimentos pré-estabelecidos. Na cinemática inversa a posição e orientação da mão robótica é definida no espaço de forma que os dedos da mão fiquem em contato com os pontos definidos na síntese da pega. Para se calcular a posição dos dedos utiliza-se um modelo 3D do objeto, são selecionados combinações de faces para serem possíveis pegas, para cada combinação de contatos cones de atrito são gerados de forma a gerar o GWS (Grasp Wrench Space), que é uma representação de todos os helicoides que a combinação de contatos especificada consegue suportar. O GWS é o resultado da geração de um casco convexo sobre os helicoides que formam os cones de atrito. Quando a origem está presente no GWS diz-se que a pega tem ?force-closure?, isto é, qualquer heliforça externo, em qualquer direção ou magnitude, pode ser equilibrado pelos heliforças aplicados na ponta dos dedos apenas ampliando as forças nos contatos adequadamente. A qualidade das possíveis posições de contato é medida de forma a poder escolher qual combinação é melhor. A medida da qualidade é a menor distância entre as faces que compõem o GWS e a origem, e ela representa o maior helicoide que essa pega pode resistir em todas direções. Após a obtenção da melhor combinação de contatos no objeto a cinemática inversa é calculada. No cálculo da cinemática inversa um algoritmo de evolução diferencial é utilizado. O objetivo da otimização é garantir que todos os dedos tenham a maior capacidade de força possível e que a mão seja posicionada de forma a alinhar a direção da aplicação da força de cada dedo com a direção da normal do seu respectivo contato. A capacidade de força é calculada utilizando o Método do Fator de Escala. A posição dos contatos selecionados tende a criar uma simetria entre os contatos pois o algoritmo procura combinações de contatos que consigam exercer força em todas direções.Abstract: In this work the grasp synthesis and the inverse kinematics of a robotic hand are studied. The grasp synthesis is the act of finding the best contact position of the robot hand with an object according with some pre-established criteria. In the inverse kinematics the position and orientation of the robotic hand are defined in space in such a way that the hand is in contact with the points defined in the grasp synthesis. To calculate the position of the fingers a 3D model of the object is used. Sets of facets are selected to be possible grasping points. For each combination of points friction cones are generated and the Grasp Wrench Space (GWS) is computed. The GWS is the result of the generation of a convex hull over the screws that form the friction cones. When the origin is inside of the GWS it is said that the grasp has ?force-closure?, which means that any external wrench, in any direction or magnitude, can be balanced by the wrenches at the fingertips just by scaling the forces at the contacts appropriately. The quality of the grasp candidates is measured to be able to select the best grasp between the generated combinations. The quality measure is the smallest distance between the facets of the GWS and the origin, and it represents the biggest wrench that the grasp can resist in every direction. After the best combination of contacts is obtained the inverse kinematics is calculated. In the computation of the inverse kinematics a Differential Evolution algorithm is used. The objective of the optimization is to guarantee that all the fingers have the biggest force capability and that the hand is positioned in a way to align the direction of the force application of each finger with the direction of the respective contact normal. The force capability is calculated using the Scaling Factor Method. The position of the contacts tends to generate a symmetry between the contacts because the algorithm searches for combinations of contacts that can generate forces in every direction.77 p.| il.engEngenharia mecânicaRobóticaRobôsCinemática das máquinasMovimentos mecânicosGrasp synthesis of grippers based on wrench capabilityinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALPEMC2091-D.pdfPEMC2091-D.pdfapplication/pdf36094280https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/216329/-1/PEMC2091-D.pdfc127a30a8b16125e6286b13a5e46bc77MD5-1123456789/2163292020-10-21 18:28:23.052oai:repositorio.ufsc.br:123456789/216329Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestsandra.sobrera@ufsc.bropendoar:23732020-10-21T21:28:23Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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