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NRI: Design and Fabrication of Robot Hands for Dexterous Tasks

NRI：用于灵巧任务的机器人手的设计和制造

基本信息

批准号：
1637853
负责人：
Nancy Pollard
金额：
$ 76.99万
依托单位：
Carnegie-Mellon University
依托单位国家：
美国
项目类别：
Standard Grant
财政年份：
2016
资助国家：
美国
起止时间：
2016-08-01 至 2020-07-31
项目状态：
已结题

来源：
https://www.nsf.gov/awardsearch/showAward?AWD_ID=1637853&HistoricalAwards=false
关键词：
NRI Design Fabrication Robot Hands

项目摘要

Dexterous manipulation is a Grand Challenge in robotics today. Dexterity is required for robots working in the home, in space, for medical applications, disaster scenarios, and flexible manufacturing. Robots in these environments must be able to maneuver, lift, and handle objects, use them as tools, and competently transfer objects from one secure hold to another in a wide variety of uncertain situations. Such operations are very difficult for robots and present a barrier to their wider adoption. Recent advances in rapid prototyping and digital manufacturing have made it possible to design, manufacture, and test custom robot manipulators at a very rapid pace. One aim of this project is to explore and understand how these new technologies may be used to design a radically different type of robot manipulator that is customized for dexterous maneuvers. A second aim of the project is to increase our fundamental understanding of dexterity itself. The end goal is to enable robots to live up to their potential. In so doing, robots will begin to play an increasingly important role in our daily lives, and will inspire young students to prepare for, and pursue STEM careers.The key research goal of this project is to formalize novel mathematical models and computational approaches to co-design mechanical structures and control policies for dexterous robotic manipulation tasks. Through this approach, control policies can be made significantly simpler, and mechanical features such as joint stops and compliance can passively improve the robustness of the manipulation tasks while reducing sensing and actuation requirements. Grasp nets, which capture specific families of manipulation capabilities observed in human performances, focus the efforts of this project and guide the design processes that are developed.

灵巧的操作是当今机器人技术的一大挑战。在家庭、太空、医疗应用、灾难场景和柔性制造中工作的机器人都需要灵活性。在这些环境中的机器人必须能够操纵，提升和处理物体，将它们用作工具，并在各种不确定的情况下将物体从一个安全的位置转移到另一个位置。这些操作对机器人来说非常困难，并阻碍了它们的广泛应用。快速成型和数字化制造的最新进展使得以非常快的速度设计、制造和测试定制机器人操作器成为可能。该项目的一个目的是探索和了解如何使用这些新技术来设计一种完全不同类型的机器人操纵器，这种机器人操纵器是为灵巧的操作而定制的。该项目的第二个目的是增加我们对灵巧性本身的基本理解。最终目标是让机器人发挥其潜力。在此过程中，机器人将开始在我们的日常生活中扮演越来越重要的角色，并将激励年轻学生为STEM职业做准备和追求。本项目的主要研究目标是形式化新颖的数学模型和计算方法，以协同设计机械结构和控制策略，用于灵巧的机器人操作任务。通过这种方法，控制策略可以变得更加简单，并且诸如关节止动和顺应性等机械特征可以被动地提高操纵任务的鲁棒性，同时降低感测和致动要求。掌握网，捕捉特定的家庭的操纵能力，观察人类的表现，集中精力，这个项目，并指导开发的设计过程。

项目成果

期刊论文数量（11）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Automated Design of Manipulators for In-Hand Tasks

用于手动任务的机械手的自动化设计

DOI：
10.1109/humanoids.2018.8624932
发表时间：
2018
期刊：
2018 IEEE-RAS 18th International Conference on Humanoid Robots (Humanoids
影响因子：
0
作者：
Hazard, Christopher;Pollard, Nancy;Coros, Stelian
通讯作者：
Coros, Stelian

Control of Tendon-Driven Soft Foam Robot Hands

DOI：
10.1109/humanoids.2018.8624937
发表时间：
2018-11
期刊：
2018 IEEE-RAS 18th International Conference on Humanoid Robots (Humanoids)
影响因子：
0
作者：
C. Schlagenhauf;Dominik Bauer;Kai-Hung Chang;J. King;Daniele Moro;Stelian Coros;N. Pollard
通讯作者：
C. Schlagenhauf;Dominik Bauer;Kai-Hung Chang;J. King;Daniele Moro;Stelian Coros;N. Pollard

Automated Design of Simple and Robust Manipulators for Dexterous In-Hand Manipulation Tasks using Evolutionary Strategies

DOI：
10.1109/humanoids43949.2019.9035055
发表时间：
2019-10
期刊：
2019 IEEE-RAS 19th International Conference on Humanoid Robots (Humanoids)
影响因子：
0
作者：
Andre Meixner;Christopher Hazard;N. Pollard
通讯作者：
Andre Meixner;Christopher Hazard;N. Pollard

Effect of Object and Task Properties on Bimanual Transport

对象和任务属性对双手传输的影响

DOI：
10.1080/00222895.2018.1465391
发表时间：
2018
期刊：
Journal of Motor Behavior
影响因子：
1.4
作者：
Nakamura, Yuzuko C.;O'Sullivan, Carol A.;Pollard, Nancy S.
通讯作者：
Pollard, Nancy S.

Fabrication, Modeling, and Control of Plush Robots

毛绒机器人的制造、建模和控制

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
Proceedings of the International Conference on Intelligent Robots and Systems
影响因子：
0
作者：
Bern, James M;Kumagai, Grace;Coros, Stelian
通讯作者：
Coros, Stelian