Autonomous motion planning of a hand-arm robotic system based on captured human-like hand postures

Abstract

The paper deals with the problem of motion planning of anthropomorphic mechanical hands avoiding collisions and trying to mimic real human hand postures. The approach uses the concept of “principal motion directions” to reduce the dimension of the search space in order to obtain results with a compromise between motion optimality and planning complexity (time). Basically, the work includes the following phases: capturing the human hand workspace using a sensorized glove and mapping it to the mechanical hand workspace, reducing the space dimension by looking for the most relevant principal motion directions, and planning the hand movements using a probabilistic roadmap planner. The approach has been implemented for a four finger anthropomorphic mechanical hand (17 joints with 13 independent degrees of freedom) assembled on an industrial robot (6 independent degrees of freedom), and experimental examples are included to illustrate its validity.

El artículo aborda el problema de la planificación del movimiento de manos mecánicas antropomórficas evitando colisiones e intentando imitar posturas reales de manos humanas. El enfoque utiliza el concepto de "direcciones principales de movimiento" para reducir la dimensión del espacio de búsqueda con el fin de obtener resultados con un compromiso entre la optimalidad del movimiento y la complejidad de la planificación (tiempo). Básicamente, el trabajo incluye las siguientes fases: capturar el espacio de trabajo de la mano humana utilizando un guante sensorizado y mapearlo al espacio de trabajo de la mano mecánica, reducir la dimensión del espacio buscando las direcciones principales de movimiento más relevantes, y planificar los movimientos de la mano utilizando un planificador probabilístico de hojas de ruta. El enfoque se ha aplicado a una mano mecánica antropomórfica de cuatro dedos (17 articulaciones con 13 grados de libertad independientes) montada en un robot industrial (6 grados de libertad independientes), y se incluyen ejemplos experimentales para ilustrar su validez.