Získání vlastností materiálu skrze haptický průzkum pomocí různých robotických uchopovačů

Abstract

Tato práce popisuje využití 3 robotických uchopovačů (OnRobot RG6, Robotiq 2F-85 a qb SoftHand Research) k haptickému průzkumu vlastností materiálu různých objektů. Také byl využit Robotiq FT300 force/torque senzor k rozšíření měření a pro porovnání s ostatními uchopovači. Díky výstupu senzorů jednotlivých uchopovačů můžeme vyšetřit vlastnosti materiálů jako pevnost a pružnost. Vyšetřování probíhá kontrolovaným mačkáním materiálu. Byly vytvořeny a změřeny dva sety předmětů obsahující celkem 27 objektů. První set obsahuje 20 bloků z polyuretanové pěny různých vlastností, druhý set je tvořen 7 kostkami různých rozměrů a materiálů. Po seznámení se s možnostmi jednotlivých uchopovačů byl pro automatizaci měření použit systém ROS, ve kterém byly implementovány algoritmy pro řízení měření a sběru dat. Získaná data byla po zpracování převedena na vztah napětí a deformace. Také byl vypočítán Youngův modul pružnosti. Výsledky jsou zobrazeny ve formě grafů a závislosti jednotlivých materiálů mohou být porovnány mezi uchopovači. Seřazené modely pružnosti pro každý set jsou uvedeny v příslušných tabulkách. Ze závislosti napětí a deformace lze určit pevnost materiálů. Měřené objekty projevují nelineární vlastnosti, ale průběhy poměrně odpovídají vlastnostem udávaných výrobcem. Nelineární vlastnosti ale komplikují přesné určení modulu pružnosti.

In this thesis, three different robotic grippers (the OnRobot RG6, Robotiq 2F-85 and the qb SoftHand Research) are utilized for haptic exploration of material properties of various objects. The Robotiq FT 300 force/torque sensor is also used to extend the scope of the measurements and as a comparison to the grippers. The feedback of the grippers is accessed and material characteristics like stiffness and elasticity are investigated through controlled squeezing. Two datasets of total of 27 objects were created and measured. The first dataset contains 20 polyurethane foam blocks; the second consists of 4 dice and 3 cubes. For this, the feedback possibilities of the grippers were investigated and measuring routines in ROS were implemented. The data are processed and transformed into a relation of stress and strain. The Young modulus of the materials is computed. The results are presented in the form of graphs so the relation can be clearly observed and compared among the individual grippers. The sorted Young moduli for each set are included. From the relations of stress and strain, the material elasticity can be evaluated. The objects exhibit nonlinear properties but the relations generally correspond to the compression stress values stated by the manufacturer. However, it is problematic to determine the Young's modulus accurately.