42
Regrasp planning of a Regrasp planning of a polygon in the plane for a polygon in the plane for a 4-fingered hand 4-fingered hand กกกกกกกกกกกกกกกกกกกกกก กกกกกกกกกกกกกกกกกกกกกก กกกกกกกกกกกกกกกกกกกกก กกกกกกกกกกกกกกกกกกกกก กกกกกกกกกกกกกกกกกกกก กกกกกกกกกกกกกกกกกกกก กกกก กกกก กกก กกกกกกกก กกกกกก กกก กกกกกกกก กกกกกก 4 4 57 03433 21 57 03433 21 กกกกกกกกกกกกกกกก กกกกกกกกกกกกกกกก กก กก . . กกกกกกกกก กกกกกก กกกกกกกกก กกกกกก

Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

Regrasp planning of a polygon in Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered handthe plane for a 4-fingered hand

การวางแผนการเปลี่� ยนการจั�บว�ตถุ�การวางแผนการเปลี่� ยนการจั�บว�ตถุ�หลี่ายเหลี่� ยมบนระนาบด้�วยม�อที่� ม�สี่� หลี่ายเหลี่� ยมบนระนาบด้�วยม�อที่� ม�สี่�

น��วน��ว

โด้ย นายธนะธร พ่$อค้�า โด้ย นายธนะธร พ่$อค้�า 457 0343457 03433 213 21

อาจัารย&ที่� ปร'กษา ด้รอาจัารย&ที่� ปร'กษา ด้ร..อรรถุว�ที่ย& สี่�ด้อรรถุว�ที่ย& สี่�ด้แสี่งแสี่ง

Page 2: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

OutlineOutline

IntroductionIntroductionCondition for graspingCondition for graspingSwitching graphSwitching graph Implementation and resultsImplementation and resultsConclusionConclusion

Page 3: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

IntroductionIntroduction

RegraspRegrasp Force-closure Force-closure Equilibrium Equilibrium

Concurrent graspConcurrent grasp Parallel graspParallel grasp 2-fingered grasp2-fingered grasp

Switching graphSwitching graph

Page 4: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

IntroductionIntroduction

Switching diagramSwitching diagram

concurrentgrasps

2-fingeredgrasps

parallelgrasps

Page 5: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

Condition for graspingCondition for grasping

Sufficient conditionSufficient condition

a1

a3

a2

three-finger equilibrium grasp

a2

C1

C2

C3

a1

a3

“concurrent grasp”

Page 6: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

Switching graphSwitching graph

Point in the plane can represent a set of Point in the plane can represent a set of grasps.grasps.

Independent contact regionIndependent contact region

Ea

EbEc

Ea

Eb

x0

Ec

Ea

EbEc

Fa,b,c

Page 7: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

a

b

c

d

Switching graphSwitching graph

a,b,c a,b,d

Fa,b,c Fa,b,d

Page 8: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

Switching graphSwitching graph

..

Fa,b,c

Fa,b,d

Fb,d,e

q1

q2Fa,b,d

q1

q2

Finger aligningFinger aligning

Page 9: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

Switching graphSwitching graph

i

j

B A C2

2

i

2 2j

22

O(n3), n is the number of polygon’s edges.

Page 10: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

Condition for graspingCondition for grasping

two-finger equilibrium grasp

Page 11: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

Switching graphSwitching graph

Focus cellFocus cell

Ea

EbEb

Ea

Fa,bx0

Eb

Ea

2C

2C

( - 2 , + 2 )

Page 12: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

Switching graphSwitching graph

Finger switchingFinger switching

Fa,c Fb,c,dq..

q

Fa,c

Ea

Ec

.q

Fb,c,d

Ec

EbEd

1

2

342

C

Page 13: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

Switching graphSwitching graph

Finger aligningFinger aligning

Fa,b

q1 q2

Fa,b

Fb,c,d

q2

.q1

.

Eb

Ea

2C

Page 14: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

Switching graphSwitching graph

i

2 2

j

O(n2), n is the number of polygon’s edges.

Page 15: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

Condition for graspingCondition for grasping three-finger equilibrium grasp with parallel three-finger equilibrium grasp with parallel

contact forcescontact forces

middle

Page 16: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

Condition for graspingCondition for grasping

PC

Page 17: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

Condition for graspingCondition for grasping

x0

x1 x2

.

..

PC

Page 18: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

Switching graphSwitching graph

Ea

EbEc

Eb

Ec

Set of parallel graspsSet of parallel grasps

PCPC

Page 19: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

Switching graphSwitching graph

Finger switchingFinger switching

Ea Ed

Ec

Eb

Ec

Eb

Page 20: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

Switching graphSwitching graph

Finger switchingFinger switching

Ea

Ec

Eb

Ec

Ed

EbEd

Page 21: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

Switching graphSwitching graph

Finger switchingFinger switching

Ea

Eb Ec

Ed

Eb

Ec

EdEa

Page 22: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

Switching graphSwitching graph

Finger switchingFinger switching

Ea

Eb

Fa,b

Eb

Ea

2C

Page 23: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

Switching graphSwitching graph

Finger switchingFinger switching

Ed

Eb

Fb,d

Eb

Ea

Ec

PCPC

Page 24: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

Fa,b

Switching graphSwitching graph

Finger switchingFinger switching

Ea

Eb Ec

Ea

Eb

Eb Ec

Page 25: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

Switching graphSwitching graph

Finger aligningFinger aligning

Page 26: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

Switching graphSwitching graph

i2 β

α

α+θβ+θ

β+ - θβ+ - 2θ

α + + θα + + 2θ

j

O(n3), n is the number of polygon’s edges.

Page 27: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

Switching graphSwitching graph

a,b,d

a,b,c

b,d,f

b,e g,h

g,i,j

i,j,k

j,k,lk,l

Page 28: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

ImplementationImplementation

Polygon objectsPolygon objects 1.8 GHz CPU1.8 GHz CPU C++ & LEDAC++ & LEDA

Page 29: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

ResultsResults

Concurrent graspConcurrent grasp

#edges #nodes #edges #connected time(sec)

15 43 96 1 0.7

20 77 156 6 1.36

25 185 691 2 3.73

30 407 2099 1 10.75

35 550 3033 2 15.95

40 736 4580 1 28.53

Page 30: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

ResultsResults

Parallel graspParallel grasp

#edges #nodes #edges #connected time(sec)

15 3 1 2 0

20 12 7 5 0

25 37 57 5 0.02

30 27 39 3 0.02

35 64 109 5 0.03

40 106 215 8 0.09

Page 31: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

ResultsResults

Concurrent & 2-fingered graspConcurrent & 2-fingered grasp

#edges #nodes #edges #connected time(sec)

15 53 243 1 0.95

20 89 351 3 1.75

25 206 1415 2 5.17

30 429 3162 1 13.56

35 576 4315 2 18.53

40 773 7056 1 29.28

Page 32: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

ResultsResults

Parallel & 2-fingered graspParallel & 2-fingered grasp

#edges #nodes #edges #connected time(sec)

15 13 55 1 0.13

20 24 101 1 0.2

25 58 436 1 0.69

30 49 390 1 0.61

35 90 714 1 1.17

40 143 1439 1 2.16

Page 33: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

ResultsResults

All graspsAll grasps

#edges #nodes #edges #connected time(sec)

15 56 253 1 0.97

20 101 386 3 1.94

25 243 1641 2 5.48

30 456 3321 1 13.2

35 640 4704 2 20.01

40 879 7829 1 30.33

Page 34: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

ResultsResults

Connected componentsConnected components

#edges Concurrent Parallel C&2 P&2 All

15 1 2 1 1 1

20 6 5 3 1 3

25 2 5 2 1 2

30 1 3 1 1 1

35 2 5 2 1 2

40 1 8 1 1 1

Page 35: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี
Page 36: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี
Page 37: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี
Page 38: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี
Page 39: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี
Page 40: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

ConclusionConclusion

Regrasp planningRegrasp planningConcurrent graspConcurrent grasp2-fingered grasp2-fingered graspParallel graspParallel grasp

Dexterous manipulationDexterous manipulationOther conditions for parallel graspOther conditions for parallel graspRandom approachRandom approach

Page 41: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

Future worksFuture works

Optimal graspOptimal grasp Independent contact regionIndependent contact regionMinimum force required for resist external Minimum force required for resist external

forceforceClosest distance between centroid of contact Closest distance between centroid of contact

points and center of masspoints and center of massOther objectsOther objects

Polyhedral objectPolyhedral objectCurved objectCurved object

Page 42: Regrasp planning of a polygon in the plane for a 4-fingered hand การวางแผนการเปลี่ยนการจับวัตถุ หลายเหลี่ยมบนระนาบด้วยมือที่มี

Thank youThank you