[发明专利]一种基于多指机构的三维空间翻滚目标包络抓捕方法

权利要求书

1.一种基于多指机构的三维空间翻滚目标包络抓捕方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100，根据多指机构的各个手指的基关节之间的相对位置关系以及各个手指自身的构型描述，建立多指机构的结构描述模型，

S200，根据多指机构能够约束住三维空间翻滚目标运动时，多指机构和三维空间翻滚目标之间应当满足的条件，推导多指机构的有效包络条件；

S300，根据多指机构包络算法，寻找出满足包络条件的有效多指机构构型；

所述多指机构包络算法具体包括：

S301，将多指机构的手指划分为一根主手指和剩余从手指两类；

S302，控制主手指基关节追踪包络点实现运动同步；

S303，通过调整主手指的关节角取值，使得主手指构型与包络边匹配；

S304，利用S100中的多指机构的结构描述模型，确定从手指构型；

S305，利用S200中的多指机构的有效包络条件，确定有效包络构型；

S303，通过调整主手指的关节角取值，使得主手指构型与包络边匹配具体包括：

包络边选择为三维空间翻滚目标某一个面上的一条线，引入单向距离D_owd(L_l,e_l)来衡量主手指L_l＝{J_l,1,J_l,2,...,J_l,m,E_l}与包络边e_l两者形状的相似度：

其中，||L_l||表示主手指连杆的总长度；LS_l＝{L_l,1～2,L_l,2～3,…,L_l,m-1～m,L_l,m～m+1}(L_l,m～m+1＝(J_l,m,E_l))代表了主手指L_l中所有的连杆，每个连杆都简化为一条线段；D_owd(L_l,i～i+1,e_l)表示连杆L_l,i～i+1到包络边e_l的单向距离，通过以下方程计算；

其中，D_point(p,e_l)表示连杆L_l,i～i+1上的任意一点p到包络边e_l的最短距离：

进一步地，欧几里得距离D_Euclid(p,q)＝||p-q||₂；

进一步地，通过快速搜索随机树算法寻找使得主手指构型与包络边间单向距离最小的主手指关节角取值θ_opt。

2.根据权利要求1所述的一种基于多指机构的三维空间翻滚目标包络抓捕方法，其特征在于：S100中，所述多指机构通过机械臂和服务卫星连接；多指机构包括手掌和n个手指，其中每个手指由m个连杆和m个单自由度的旋转关节组成。

3.根据权利要求2所述的一种基于多指机构的三维空间翻滚目标包络抓捕方法，其特征在于：第i个手指的基关节手指位置P_{b_i}和第j个手指的基关节手指位置P_{b_j}之间满足如下关系：

P_{b_j}＝P_{b_i}+δ_ij(j≠i,i≤n,j≤n)

其中，δ_ij是由多指机构自身结构决定的第i个手指的基关节手指位置P_{b_i}和第j个手指的基关节手指位置P_{b_j}之间的相对矢量关系。

4.根据权利要求1所述的一种基于多指机构的三维空间翻滚目标包络抓捕方法，其特征在于：S100中，根据给定任意一个手指基关节的空间位置，结合基关节间的相对位置关系，确定其它手指基关节的位置；再根据各个手指自身的关节角范围，确定各个手指自身可能的构型，进而确定整个多指机构的可能构型。