第四章 結合多感測器之夾取應用
4.4 夾取姿態計算實驗結果
4.4.1 單一物體夾取姿態計算實驗結果
以下共以八種情況來展示夾取姿態的計算過程和計算結果，其中又可將這八 種情況分類成四個部分，第一部分為展示圓柱的夾取姿態計算，包含了躺下和直立 圓柱的例子、第二部分為展示三角柱的夾取姿態計算，包含了躺下和直立三角柱的 例子、第三部分為展示有模型限制時的夾取姿態計算結果、而第四部份為展示B 和 D 類夾取姿態的計算結果。
八種情況皆會列出完整的夾取姿態經過模型限制、硬體限制、演算法限制(障 礙物為桌子)判斷後的理想夾取姿態，最後會展示加入環境障礙物(桌子)資訊後的 可行夾取姿態，以及與最佳夾取姿態比對後最終選擇的夾取姿態，要注意的地方是，
若有計算出可行的重心夾取姿態則不會在計算邊緣夾取姿態，因此最終展示的邊 緣可形夾取姿態可能並沒有納入環境資訊，為單純扣除三個限制的目標可行夾取 姿態。其中模型限制包含了模型本身存在了不適合夾取的面等限制、硬體限制包含 了夾爪的開闔大小限制和手臂不適合由後往前夾取的限制、演算法限制為會通過 簡單的決策條件快速刪除條件對應的夾取姿態等等，以上提到的限制條件在3.5 節 中完整的介紹。
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4.4.1.1 圓柱的夾取姿態計算
實驗中以兩個情況為例展示躺下和站立圓柱在計算夾取姿態時的不同。
圖4-8 站立品客波卡(圓柱)的夾取姿態計算實驗結果
表4-1 站立品客波卡(圓柱)限制判斷後的理想夾取姿態數目
重心夾取姿態 A(腕) A(指) B(腕) B(指) C(腕) C(指) D(腕) D(指) 模型限制 T 360 360 360 360 360 0 0 硬體限制 T 360 360 360 0 0 0 0 演算法限制 T 360 90 90 0 0 0 0 邊緣夾取姿態 A(腕) A(指) B(腕) B(指) C(腕) C(指) D(腕) D(指) 模型限制 T 360 0 0 360 360 0 0
硬體限制 T 360 0 0 0 0 0 0
演算法限制 T 360 0 0 0 0 0 0
表4-2 站立品客波卡(圓柱)候選夾取姿態與最佳夾取姿態的夾角 (X:沒有夾取姿態; -:沒有進入計算)
重心夾取姿態 A(三指) A(兩指) B C D 與最佳夾取姿態的夾角(rad) 0.13183 0.13183 X X X 邊緣夾取姿態 A(三指) A(兩指) B C D
與最佳夾取姿態的夾角(rad) - - - - -
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圖4-9 站立品客波卡(圓柱)的最終各類夾取姿態計算結果
X
Y
圖4-10 站立品客波卡之基準坐標系與最終選擇夾取姿態計算結果
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圖4-11 躺下品客波卡(圓柱)的夾取姿態計算實驗結果
表4-3 躺下品客波卡(圓柱)限制判斷後的理想夾取姿態數目
重心夾取姿態 A(腕) A(指) B(腕) B(指) C(腕) C(指) D(腕) D(指)
模型限制 T 4 4 4 4 4 2 2
硬體限制 T 2 2 2 4 4 0 0
演算法限制 T 2 0 0 0 0 0 0
邊緣夾取姿態 A(腕) A(指) B(腕) B(指) C(腕) C(指) D(腕) D(指)
模型限制 T 2 4 4 2 2 2 2
硬體限制 F 0 2 2 2 2 0 0
演算法限制 F 0 0 0 0 0 0 0
表4-4 躺下品客波卡(圓柱)候選夾取姿態與最佳夾取姿態的夾角 (X:沒有夾取姿態; -:沒有進入計算)
重心夾取姿態 A(三指) A(兩指) B C D 與最佳夾取姿態的夾角(rad) X 0.257769 - X 邊緣夾取姿態 A(三指) A(兩指) B C D
與最佳夾取姿態的夾角(rad) - - - - -
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圖4-12 躺下品客波卡(圓柱)的最終各類夾取姿態計算結果
X
Y
圖4-13 躺下品客波卡之基準坐標系與最終選擇夾取姿態計算結果
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4.4.1.2 三角柱的夾取姿態計算結果
實驗中以兩個情況為例展示躺下和站立三角柱夾取姿態的不同。因為三角柱 長軸過長，此三角柱物體在躺下沒有理想的夾取姿態。
圖4-14 站立三角巧克力(三角柱)的夾取姿態計算實驗結果
表4-5 站立三角巧克力(三角柱)限制判斷後的理想夾取姿態數目
重心夾取姿態 A(腕) A(指) B(腕) B(指) C(腕) C(指) D(腕) D(指)
模型限制 T 3 0 0 0 0 0 0
硬體限制 F 0 0 0 0 0 0 0
演算法限制 F 0 0 0 0 0 0 0
邊緣夾取姿態 A(腕) A(指) B(腕) B(指) C(腕) C(指) D(腕) D(指)
模型限制下 T 3 0 0 0 0 0 0
硬體限制下 T 3 0 0 0 0 0 0
演算法限制 T 3 0 0 0 0 0 0
表4-6 站立三角巧克力(三角柱)候選夾取姿態與最佳夾取姿態的夾角 (X:沒有夾取姿態; -:沒有進入計算)
重心夾取姿態 A(三指) A(兩指) B C D
與最佳夾取姿態的夾角(rad) X X X X X
邊緣夾取姿態 A(三指) A(兩指) B C D 與最佳夾取姿態的夾角(rad) 0.08193 X X X X
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圖4-15 站立三角巧克力(三角柱)的最終各類夾取姿態計算結果
X
Y
圖4-16 站立三角巧克力之基準坐標系與最終選擇夾取姿態計算結果
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圖4-17 躺下三角巧克力(三角柱)的夾取姿態計算實驗結果
表4-7 躺下三角巧克力(三角柱)限制判斷後的理想夾取姿態數目
重心夾取姿態 A(腕) A(指) B(腕) B(指) C(腕) C(指) D(腕) D(指)
模型限制 F 0 0 0 0 0 2 2
硬體限制 F 0 0 0 0 0 0 0
演算法限制 F 0 0 0 0 0 0 0
邊緣夾取姿態 A(腕) A(指) B(腕) B(指) C(腕) C(指) D(腕) D(指)
模型限制 F 0 0 0 0 0 0 0
硬體限制 F 0 0 0 0 0 0 0
演算法限制 F 0 0 0 0 0 0 0
表4-8 躺下三角巧克力(三角柱)候選夾取姿態與最佳夾取姿態的夾角 (X:沒有夾取姿態; -:沒有進入計算)
重心夾取姿態 A(三指) A(兩指) B C D
與最佳夾取姿態的夾角(rad) - - - - -
邊緣夾取姿態 A(三指) A(兩指) B C D
與最佳夾取姿態的夾角(rad) - - - - -
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圖4-18 躺下三角巧克力(三角柱)的最終各類夾取姿態計算結果
X
Y
圖4-19 躺下三角巧克力之基準坐標系與最終選擇夾取姿態計算結果
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4.4.1.3 具模型限制的夾取姿態計算結果
圖4-20 和圖 4-23 中的物體有一個面不適合夾取，在模型限制判斷時，與此面 有關的夾取姿態即會被扣除。由圖4-20 和圖 4-23 兩個情況可以發現夾取姿態計算 結果確實會避開此面。
圖4-20 一日蔬果(長方體)第一種情形的夾取姿態計算實驗結果 表4-9 一日蔬果(長方體)第一種情形限制判斷後的理想夾取姿態數目 重心夾取姿態 A(腕) A(指) B(腕) B(指) C(腕) C(指) D(腕) D(指)
模型限制 T 2 2 2 4 4 0 0
硬體限制 T 2 0 0 2 2 0 0
演算法限制 T 2 0 0 0 0 0 0
邊緣夾取姿態 A(腕) A(指) B(腕) B(指) C(腕) C(指) D(腕) D(指)
模型限制 T 2 1 1 3 3 0 0
硬體限制 F 0 1 1 1 1 0 0
演算法限制 F 0 0 0 0 0 0 0
表4-10 一日蔬果(長方體)第一種情形候選夾取姿態與最佳夾取姿態的夾角 (X:沒有夾取姿態; -:沒有進入計算)
重心夾取姿態 A(三指) A(兩指) B C D 與最佳夾取姿態的夾角(rad) X 0.12879 X X X 邊緣夾取姿態 A(三指) A(兩指) B C D
與最佳夾取姿態的夾角(rad) - - - - -
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圖4-21 一日蔬果(長方體)第一種情形的最終各類夾取姿態計算結果
圖4-22 一日蔬果(長方體)第一種情形的最終選擇夾取姿態計算結果
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圖4-23 一日蔬果(長方體)第二種情形的夾取姿態計算實驗結果
表4-11 一日蔬果(長方體)第二種情形限制判斷後的理想夾取姿態數目 重心夾取姿態 A(腕) A(指) B(腕) B(指) C(腕) C(指) D(腕) D(指)
模型限制 T 2 2 2 4 4 0 0
硬體限制 T 2 0 0 2 2 0 0
演算法限制 T 2 0 0 0 0 0 0
邊緣夾取姿態 A(腕) A(指) B(腕) B(指) C(腕) C(指) D(腕) D(指)
模型限制 T 2 1 1 3 3 0 0
硬體限制 F 0 1 1 1 1 0 0
演算法限制 F 0 0 0 0 0 0 0
表4-12 一日蔬果(長方體)第二種情形候選夾取姿態與最佳夾取姿態的夾角 (X:沒有夾取姿態; -:沒有進入計算)
重心夾取姿態 A(三指) A(兩指) B C D 與最佳夾取姿態的夾角(rad) X 0.261425 X X X-
邊緣夾取姿態 A(三指) A(兩指) B C D
與最佳夾取姿態的夾角(rad) - - - - -
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圖4-24 一日蔬果(長方體)第二種情形的最終各類夾取姿態計算結果
圖4-25 一日蔬果(長方體)第二種情形的最終選擇夾取姿態計算結果
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4.4.1.4 D 類夾取姿態的計算結果
圖4-26 中的物體因直徑過長，在圖中的擺放姿態下沒有理想的重心夾取姿態，
邊緣體夾取姿態允許調整因此可計算出一與最佳夾取姿態相距最近的夾取姿態。
圖4-26 側躺泡麵(圓柱)的夾取姿態計算實驗結果
表4-13 側躺泡麵(圓柱)限制判斷後的理想夾取姿態數目
重心夾取姿態 A(腕) A(指) B(腕) B(指) C(腕) C(指) D(腕) D(指)
模型限制 T 4 4 4 4 4 2 2
硬體限制 T 0 0 0 0 0 0 0
演算法限制 F 0 0 0 0 0 0 0
邊緣夾取姿態 A(腕) A(指) B(腕) B(指) C(腕) C(指) D(腕) D(指)
模型限制 T 2 4 4 2 2 2 2
硬體限制 T 2 2 2 0 0 2 2
演算法限制 T 2 0 0 0 0 1 1
表4-14 側躺泡麵(圓柱)候選夾取姿態與最佳夾取姿態的夾角 (X:沒有夾取姿態; -:沒有進入計算)
重心夾取姿態 A(三指) A(兩指) B C D
與最佳夾取姿態的夾角(rad) X X X X X
邊緣夾取姿態 A(三指) A(兩指) B C D 與最佳夾取姿態的夾角(rad) X 0.28558 X X 0.18399
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圖4-27 側躺泡麵(圓柱)的最終各類夾取姿態計算結果
圖4-28 側躺泡麵(圓柱)的最終選擇夾取姿態計算結果
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4.4.1.5 B 類夾取姿態的計算結果
圖4-29 中的物體因為長軸過常因此在途中的擺放姿態下沒有 A 類重心夾取姿 態是理想的，A 類重心夾取姿態在硬體限制的判斷時即被扣除。
圖4-29 直立蝴蝶餅乾(長方體)的夾取姿態計算實驗結果
表4-15 直立蝴蝶餅乾(長方體)限制判斷後的理想夾取姿態數目
重心夾取姿態 A(腕) A(指) B(腕) B(指) C(腕) C(指) D(腕) D(指)
模型限制 T 4 4 4 4 4 0 0
硬體限制 T 0 4 4 0 0 0 0
演算法限制 F 0 2 2 0 0 0 0
邊緣夾取姿態 A(腕) A(指) B(腕) B(指) C(腕) C(指) D(腕) D(指)
模型限制 T 4 4 4 4 4 0 0
硬體限制 T 4 2 2 0 0 0 0
演算法限制 T 4 1 1 0 0 0 0
表4-16 直立蝴蝶餅乾(長方體)候選夾取姿態與最佳夾取姿態的夾角 (X:沒有夾取姿態; -:沒有進入計算)
重心夾取姿態 A(三指) A(兩指) B C D 與最佳夾取姿態的夾角(rad) X X 1.06321 X X 邊緣夾取姿態 A(三指) A(兩指) B C D
與最佳夾取姿態的夾角(rad) - - - - -
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圖4-30 直立蝴蝶餅乾(長方體)的最終各類夾取姿態計算結果
圖4-31 直立蝴蝶餅乾(長方體)的最終選擇夾取姿態計算結果
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