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In-hand manipulation of a circular dynamic object by soft fingertips without angle measurement

Science China(Information Sciences) 2021年第5期64卷 193-208页

作者： R.GARCIA-RODRIGUEZ V.PARRA-VEGA Aeronautical Engineering Program and Postgraduate Program in Aerospacial Engineering Universidad Politecnica Metropolitana de Hidalgo Robotics and Advanced Manufacturing Department Research Center for Advanced Studies (CINVESTAV)

A multi-fingered robotic hand with curved fingertips enables contact re-positioning without reattaching at the expense of fingertip rolling. This rolling stands for a characteristic that facilitates dexterous manipulation but results in an algebraically complex dynamic model subject to such constraints. The hemispherical shape of fingertips allows a dexterous manipulation when controlling the tangent forces, which are essential to rotate object. However, the measurement of the object angle in practice requires tactile-optical sensing. In this paper, considering robotic fingers with curved soft tips, we propose a feedback control that ensures optimal dynamical grasping of a circular rigid object. It is shown that the collaboration of the contact forces, to get a minimum pose of internal forces, and the tangential forces, to induce the conditions for assuring the grasp closure, is necessary to get a skillful manipulation. In this case, the orientation control of a circular object to the desired angle while avoiding direct measurement of the object angle is presented. Stability conditions of the system are presented in the sense of stability-in-the-manifold. Finally, representative simulations are shown and discussed.

关键词： optimal grasping manipulation soft-fingertips circular object stability-in-the-manifold

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