شبيه سازي و كنترل امپدانس گيرش يك شيء الاستيك كروي بوسيله انگشتان نرم

Simulation and impedance control of the grasping of a spherical, elastic object with soft contact surfaces

از جمله ويژگي‌هاي انگشتان انسان نرم بودن نوك انگشتان است كه در مسئله‌ي گيرش به ويژه گيرش يك شيء همگن الاستيك منجر به برقراري غلتش ناب مي‌شود و اين به خودي خود گيرشي پايدار را به همراه خواهد داشت. در اين راستا اين مقاله فرآيند گيرش يك شيء نرم نظير يك توپ كروي همگن الاستيك توسط يك جفت انگشتان موازي با نوك نرم نيمكره‌اي را مورد بررسي قرار مي‌دهد. در اين مقاله پس از مدل كردن سيستم و استخراج معادلات سينماتيكي و ديناميكي آن، روش كنترلي امپدانس بر پايه‌ي كنترل موقعيت براي كنترل اين سيستم در نظرگرفته مي‌شود. به منظور پياده سازي كنترلر و اعتبار سنجي آن، مدلي از اين سيستم در نرم افزار آدامز شبيه سازي مي‌شود. اين نرم افزار نيز پس از تعامل با نرم افزار سيمولينك به عنوان بخشي از سيستم كنترلي قرار مي‌گيرد و مسئله‌ي گيرش به صورت به هنگام شبيه سازي و كنترل مي‌شود. نتايج حاصل از پياده سازي نشان از توانايي اين كنترلر در ردگيري مناسب انگشتان رباتيكي تا قبل از گيرش و تضمين پايداري گيرش به هنگام گيرش يك توپ همگن الاستيك دارد.

Soft- tips in human fingers play a great role in object grasping; especially when talking about isotropic and elastic matters. In other words, stability of a typical grasp is exceedingly dependent on contact conditions. Pure rolling (without slippage) is a kind of contact constraint which is greatly tied with this feature; we have focused on modelling this type of contact in this paper where the problem of grasping an elastic sphere-formed ball by a pair of soft-tip parallel fingers is presented. First, by modeling objects as a mass-spring system, dynamical and kinematical equations of motion are derived. Then, a position-based impedance control is developed. In order to implement and validate the suggested controller, a pair of soft-tip fingers, holding an elastic ball, is simulated in MSC ADAMS. This software begets a control block in the Simulink software as a plant of the control system. Thus, the process of grasping under the effect of controller can be simulated in a real time manner. The result of the simulation shows the ability of controller in appropriate tracking fingers until contact with ball is made. Moreover, the simulation results show the stability of the grasping process.