操作与抓取

形封闭

形封闭,是纯靠形状来握住物体——把它围得严严实实,让它完全无法移动,哪怕每个表面都滑得不能再滑。它不靠摩擦来抓握,而是让接触点从足够多的方向把物体包住,使它根本无处可逃。想象一把钥匙落进与之吻合的钥匙孔形凹槽,或一根销钉严丝合缝地插进配套的孔里:它被几何形状困住了,就算抹上油也逃不掉。

诀窍在于把每一种可能的运动都堵死。一个悬浮在空间里的物体能朝三个方向平移、绕三个方向旋转;形封闭把刚性接触点摆得让每一条逃逸路线,都被一堵它必须穿过才能逃走的墙挡住。由于完全不计摩擦,这是一种纯几何的保证——无论表面多光滑都成立,因此它是机器人所能拥有的最铁板钉钉的一种握持。代价是,它比靠摩擦的握法需要更多接触点——围住一个平面形状至少要四个,把一个立体物体完全关住则要七个——通常得从好几个方向把物体围起来。

凡是不能指望摩擦的场合,形封闭就大显身手:握住油乎乎的金属零件、夹住在精密装配中连一丝都不能滑动的东西,或者设计一个把工件卡在机床上的夹具。它就像“相信一个有力的捏”和“相信一个严丝合缝的笼子”之间的差别。每当一次打滑就会毁掉整件活,机器人和工厂的夹具都会用上它。

一颗螺栓嵌在严丝合缝的六角套筒里,就处于形封闭:六个平面的壁阻止螺栓转动或滑动,于是即便金属上了油、滑溜溜的,它也纹丝不动。

仅靠形状就把物体困住——不需要任何摩擦。

形封闭靠几何把物体关住、不计摩擦;力封闭则把摩擦算进来,因此常常用更少的接触点就能握住。

又称
form-closure graspgeometric closure形闭合